FI77707C - Foerfarande foer kontaktloes torkning av en pappers- eller kartongbana. - Google Patents

Description

77707 1 Menetelmä paperi- tai kartonklralnan kosketuksettomaksi kuivattamiseksi Förfarande för kontaktlös torknlng av en pappers- eller kartongbana 5 Keksinnön kohteena on menetelmä paperi- tai kartonklralnan kosketuksettomaksi kuivattamiseksi, jossa menetelmässä kuivaukseen käytetään sekä lnfrapunasätellyä että kuivattavia llmasuihkuja, joiden avulla kuivat-timen läpi liikkuvaa rainaa samalla kosketuksettomastl kannatetaan, so-pivimmin kakslpuollsesti, jossa menetelmässä raina ohjataan ensin lnfra-10 punakuivatusväliin tai -väleihin ja sen jälkeen leijukuivatusväliin ja jossa menetelmässä lnfrakulvatusykslkön tai -yksikköjen infrasäteili-jöitä jäähdytetään ilmavirtauksilla.

Esillä oleva keksintö liittyy paperirainan, kartonklralnan tai muun vas-15 taavan liikkuvan rainan kuivatukseen. Tyypillinen keksinnön sovellutuskohde on paperirainan kuivatus sen päällystyksen tai pintaliimauksen yhteydessä.

Ennestään tunnetusti paperlrainoja päällystetään joko erillisillä päällys-20 tyslaitteilla tai paperikoneisiin integroiduilla on-machlne-laittellla tai pintaliimauslaitteillä, jotka toimivat paperikoneen kulvatusosassa niin, että päällystettävä raina viedään monisylinterikuivattimen loppupäässä päällyetyslaitteelle, jonka jälkeen seuraa välikulvatln ja lopuksi esim. yksi kulvatussylinteriryhmä jälklkulvattimena. Tämän keksinnön tyy-25 pillinen sovellutuskohde on juuri mainittu päällystyslaitteen jälkeinen välikulvatln, johon keksintöä el kuitenkaan ole rajoitettu.

Ennestään tunnetaan ns. leijukulvattimla, joissa kuivataan kosketuksettomastl paperlrainaa, kartonkirainaa tai muuta vastaavaa. Leijukulvattimla 30 käytetään esim. paperinpäällystyslaltteissa terä-, tela- tai sivelypääl-lystimen jälkeen kosketuksettomastl kannattamaan ja kuivattamaan päällys-tysaineesta märkää rainaa. Leljukulvattlmlssa sovelletaan erilaisia kuivatus- ja kannatusilman puhallussuuttlmia ja niiden asetelmia. Mainitut puhallussuuttimet voidaan jakaa kahteen ryhmään, nimittäin ylipaine- eli 35 float-suuttimiin ja alipaine- eli foil-suuttimiin, joita molempia keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan soveltaa.

2 77707 1 Ennestään tunnetut yleisimmin käytössä olevat leijukuivattimet perustuvat yksinomaan ilmapuhalluksiin. Osaltaan tästä syystä leijukuivattimesta tulee varsin suuren tilan ottavia, koska leijukuivattimen vaikutusmatkan on oltava verraten pitkä, jotta saataisiin riittävän suuri kuivatusteho.

5 Osaltaan nämä epäkohdat johtuvat siitä, että ilmakuivatuksessa kuivatuksen tunkeutumissyvyys jää verraten pieneksi.

Ennestään tunnetaan erilaisia kuivattimia, jotka perustuvat säteilyn, etenkin infrapunasäteilyn vaikutukseen. Infrapunasäteilyn käytössä on se 10 etu, että säteilyllä on verraten suuri tunkeutumissyvyys, mikä kasvaa aallonpituuden pienentyessä. Infrapunakuivattimien käyttöä paperirainan kuivatuksessa on haitannut mm. tulipalovaara, koska infrapunasäteilijöiden lämpötilat tulevat varsin suuriksi, esim. 2000°C oleviksi, jotta saavutetaan riittävän lyhytaaltoinen kuivaava säteily.

15 Sähköinfrakuivattimet erillisinä tai yksinomaisesti käytettyinä ovat myös energiataloudellisesti epäedullisia sähköenergian suhteellisen korkean hinnan vuoksi verrattuna esimerkiksi maakaasuun.

20 Paperin päällystysasemissa, myös on-machlne-päällystysasemlssa, on käytetty erillisiä infrakuivattimia, joiden kuivatus perustuu pelkästään säteilyvaikutukseen. Näillä infrakuivattimilla ei kuitenkaan ole saavutettu riittävän hyvää paperin laadun ja haihdutuksen säädettävyyttä. Lisäksi kuivatusprosessi tulee erittäin riippuvaiseksi infrapunakuivat-25 tlmen toimivuudesta.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on kehittää edelleen hakijan Fl-patenttihakemuksessa 862427 esitettyä menetelmää ja laitetta paperi-rainan tai vastaavan on-machine-päällystyskulvatukeessa. Em. FI-hake-30 muksessa esitetyssä menetelmässä on pidetty uutena sitä, että menetelmässä liikkuva raina johdetaan ensiksi infrapunakuivatusväliin, jossa rainaan kohdistetaan pinta-alayksikköä kohti kuivaimen keskimääräistä kuivatustehoa olennaisesti suurempi verraten lyhytaikainen kuivatus-energlapulssi ja että infrapunayksikköön tuodaan ilmaa, joka infrapuna-35 yksikössä lämmettyään johdetaan infraykslkköä seuraavan leijukuivatus-yksikön tai -yksiköiden korvausilmaksi ja/tai kuivatusilmaksl.

3 77707 1 Em. FI-hakemuksessa on lisäksi esitetty menetelmän toteuttamiseen tarkoitettu kuivatuslaite, joka käsittää infrakuivatusyksikön ja leiju-kuivatusyksikön tai leijukuivatusyksiköt, joka infrakuivatusyksikkö käsittää infrasäteilijöiden sarjan ja sen yhteyteen sovitetun infra-5 käsittelyvälin, jonka kautta kuivattava rata on johdettavissa ja joka leijukuivatusyksikkö tai -yksiköt käsittävät kotelo-osan, jonka sisälle on sovitettu suutinlaatlkko tai -laatikot, joiden yhteydessä on suutin-osat, joiden kautta kuivattavaan rataan kohdistetaan kuivattavia ja kannattavia ilmasulhkuja, joka laite käsittää toisiinsa sekä raken-10 teellisesti että toiminnallisesti integroidut infrakuivatusyksikön ja leijukuivatusyksikön, ja joka infrayksikkö sijaitsee kuivattavan radan kulkusuunnaassa välittömästi ennen leijukuivatusyksikköä.

Em. FI-hakemuksen 862427 mukaisessa laitteessa on pidetty uutena sitä, 15 että infrakuivatusyksikössä on ilma- ja suutinlaitteet, joiden kautta on johdettavissa infrayksikön käsittelyväliin ja/tai infrayksikön kuumentuvien osien yhteyteen ilmavirtaukset, jotka johdetaan jäljessä seuraa-van leijukuivatusyksikön tai -yksiköiden korvaus- ja/tai kuivatusil-maks i.

20

Esillä olevan keksinnön lähtökohtana on ollut em. Fl-hakemuksen lisäksi sellainen ennestään tunnettu infrakuivatin, jossa infrasäteilijöiden jäähdytysllmaa ei puhalleta kosketuksiin ralnan kanssa sen käsittely-välissä, vaan jäähdytysllman kierto infrayksiköissä on suljettu. Näissä 25 tunnetuissa infrakulvatuslaitteissa on jäähdytysilma puhallettu suoraan ulos tai osa sen lämpösisältöä on otettu talteen lämmönvalhtimilla ja käytetty esim. AHR-veden lämmitykseen.

Esillä olevan keksinnön erityistarkoituksena on kehittää edelleen em.

30 Fl-hakemuksen 862427 mukaista menetelmää ja laitetta siten, että saadaan aikaan entistä parempi kuivatuksen hyötysuhde. Verrattuna pelkästään infrasäteilijöihin perustuviin kuivattimiin keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parempi halhdutusteho, vähäisempi kosteuden leviäminen ympäristöön ja kuivatuksen parempi säädettävyys.

35 77707 h 1 Keksinnössä sovellettavassa leijukuivattimessa ei ole ilman kiertoa vaan suuttimien kautta rainan yhteyteen johdettavat kannatus- ja kuiva-tusilmapuhallukset kerätään koteloihin ja imetään leijukuivattlmesta ulos.

5 Keksinnössä on sen toiminnan kannalta olennaisena etuna se, että infra-yksikköjen avulla voidaan kuivattavaan rainaan "ladata" verraten lyhyellä kuivatusvälillä huomattava kuivatusenergiamäärä, minkä yhteydessä syntynyt jäähdytysiima otetaan talteen ja raina ohjataan olennaisesti välittömästi jäljessä seuraavalle leijukuivattimelle, jossa kuivalla 10 ja lämmenneellä kuivatusllmalla "huuhdotaan" infrakuivattimen höyrystä-mä vesi pois rainasta. Tällä tavoin saadaan aikaan entistä suurempi haihdutusteho, parempi kuivatuslaitteen käytettävyys ja se, että rainasta haihdutettava kosteus ei pääse leviämään konesaliin.

15 Keksinnön mukaisen menetelmän käytettävyyttä lisää sekin, että infra-yksiköillä voidaan kuivatustehoa edullisesti säätää sekä rainan pituus-että poikklsuunnassa sähköisillä tehonsäätölaltteilla. Keksinnön mukainen menetelmä on siinä suhteessa "itsesäätöinen", että mitä paksumpaa ralnaa kuivatetaan sitä enemmän tarvitaan infrakulvattimessa sähkö-20 tehoa ja sitä enemmän syntyy jäähdytysilmaa, jota ta. syntyy yleensä sen tarpeen mukaan.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että menetelmässä 25 käytetään ennen leijukuivatlnta siten suljettua infrakuivatusykslkköä tai -yksikköjä, että jäähdytysilmaa ei ainakaan olennaisessa määrin johdeta infrakuivatusväliin, ja että mainitun infrakuivatusyksikön tai -yksiköiden suljetussa ilmankierrossa lämmennyt kuiva jäähdytysilma johdetaan infrakuivatinta seuraavan leijukuivattlmen suuttimista sen 30 kuivatusvälin kuivatus- ja/tai kannatusllmapuhalluksiksi.

Esillä olevassa keksinnössä on infrakuivatusyksikköön tai -yksiköihin liitetty leijukuivatln, jossa käytetään kuivatus- ja kannatusllmana hyväksi infrasäteilijöiden ja niiden läheisyydessä olevien muiden osien 35 jäähdytysilmaa, mikä on kuivatusllmaksl erityisen sopivaa, koska kyseessä on kuiva ja kuuma ilma. Esillä olevassa keksinnössä toteutuu edulli- 5 77707 1 tien infrayksikön ja 1eijukuivatinyksikön yhteensovitus, etenkin energiatalouden kannalta.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla ohei-5 sen piirustuksen kuviossa esitettyyn keksinnön erääseen sovellusesimerkkiin, jonka yksityiskohtiin keksintöä ei ole rajoitettu.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaista infraleijukuivatinta.

10 Kuvio 2 esittää tarkemmin keksintöä soveltavan laitteen rakennetta, jossa laitteessa rainan kulku on alhaalta ylöspäin pystysuuntaisena.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetty yhdistetty infraleijukuivatin käsittää infra- kulvattimen 10, jossa on kaksi peräkkäistä infrakuivatusyksikköä 10A ja 15 10B, joiden käsittelyvälien 10V^ ja 10Vg läpi paperiraina W kulkee.

Infrayksikköjen 10A.10B jälkeen seuraa olennaisesti välittömästi tai lyhyen välin E päässä leijukuivatin 20, jonka käsittelyvälin 20V läpi kosketuksettomastl kannatettu ja samalla kuivatettava raina W kulkee.

Rainan W kulkua infraleijukuivattimen läpi on havainnollistettu piste-

20 katkoviivalla W. -W

in out

InfrayksikÖt 10A ja 10B ovat sinänsä tunnettuja sähköllä toimivia yksiköitä, joissa on yläpuolinen säteily-yksikkö 101 ja vastakkainen vasta-heijastusykslkkö 102, joka palauttaa rainan W läpäisseen säteilyn käsit-25 telyväliin 10V^ ja lOV^. Sähköllä toimivia infrayksiköiden 101 infrasä-teilijöitä 105 on jäähdytettävä niin, että niiden lämpötila ei nousisi niiden kestävyyden kannalta lilan korkeaksi. Jäähdytysilma tuodaan kanavan 17 kautta, jossa on ilman tulosuunnassa ensin suodatlnyksikkö 11, säätösäleikkö 12 ja puhallin 13. Ilmantulokanava 17 on yhdistetty 30 kanavilla 16A ja 16B suutinyksiköihin 14A ja 14B, joiden kautta puhalletaan saattovirtauksen Fg^ ja Fg^ käsittelyväleihin lOV^ ja 10Vg kuivattavan rainan W molemmin puolin. Suutinykslköissä 14A ja 14B, jotka edeltävät infrayksikköjä 10A ja 10B on puhallussuuttimina coanda-suuttimet, joita seuraa kantoplnnat, joiden välistä raina W kulkee saattopuhalluk-35 8in FgA ja FgB stabiilisti kannatettuna.

77707 6 1 Kuvion 1 mukaisesti rainan W kulku on vaakasuuntainen sen kulkiessa ensin infrayksiköiden 10A ja 10B käsittelyvälien 10VA ja 10Vg kautta ja sen jälkeen leijukuivattimen 20 käsittelyvälin 20V kautta.

5 Kuvion 2 mukaisesti rainan kulku W^n-WQut on pystysuuntainen alhaalta ylöspäin. Kuvion 2 mukaisesti infrayksiköissä 10A ja 10B on säteily-ikkuna 104 ja sen vastakkaisella puolella yksiköissä 102 heijastuspinta 103, joka on säteilyikkunan 104 tason suuntainen. Yhdensuuntaiset taso-osat 103 ja 104 rajoittavat käsittelyvälit 10VA ja 10Vg. Sä-10 teily-yksiköiden 101 eisälle puhallettavaa jäähdytysilmaa ei puhalleta käsittelyväleihin 10VA ja 10Vg, vaan jäähdytysilman kierto on tältä osin suljettu. Yksikköjen 101 säteilijöiden 105 yhteydessä lämmennyt jäähdy-tysilma otetaan yksiköistä 101 ulos ilmakanavien 18A ja 18B kautta virtauksina ja Fg. Ilmajärjestelmään kuuluvat säätöpellit ja -säleiköt 15 19, joilla ilmamääriä voidaan asetella ja säätää. Virtauksen F^ ja yhdistetään kanavaan 18 ja johdetaan puhaltimen 21 imemänä kanavaan 22, jossa on haaraosa 22a, jonka kautta leijukuivattimelle 20 liika ilma voidaan tarvittaessa puhaltaa virtauksena F j infraleijukuivattimesta ulos.

20

Kanava 22 johtaa kaasupolttimen 23 tuloilmapuolelle. Kaasupoltin 23 ei ole useinkaan välttämätön, vaan leijukuivattimen 20 tuloilmaksi yleensä riittää infrakuivattimen 10 jäähdytysilma. Kanavan 24 kautta johdetaan virtaukset FC^ ja FC£ suutinlaatikoiden 31 ja 32 suuttimiin 25^ ja 252 25 ja niiden kautta käsittelyväliin 20V rainan W molemmin puolin leijukui-vattimen 20 kuivatus- ja kannatusilmaksi. Käsittelyvälistä 20V otetaan jäähtynyt ja kostunut ilma yhteiden 26^ ja 262 kautta virtauksina F^^ ja Fg2» ja poistoilma kerätään kanavaan 27. Leijukuivatin 20 muodostuu rainan W vastakkaisilla puolilla olevista koteloista 30 ^ ja 302» Kuvion 2 30 mukaisesti mainittujen koteloiden sisällä on suutinlaatlkoita 31 ja 32 vuorotellen peräkkäin rainan W kulkusuunnassa. Suutinlaatlkolssa 31,32 on tasomaiset kantopinnat, jotka toimivat joko ylipaineisina tai alipainei-sina kantopintana, joihin suuttimien, sopivimmin coanda-suuttimien 25^ ja 252 kautta johdetaan kuivatus- ja kannatuspuhallukset F^j ja F^· 35 Suutinlaatikoiden 31 ja 32 väleistä otetaan virtaukset F^^ ja Fgj» jot^a kerätään laatikoiden 31 ja 32 sisältä kanavaan 27.

il 7 77707 1 Leijukuivatin 20 on siten suljettu, että siihen ei tarvitse tuoda kor-vausilmaa. Kostea ja jäähtynyt ilma ohjataan virtauksena Fp säätösälei-kön 29 kautta poistoilmapuhaltimen 28 lmupuolelle ja puhaltimen 28 pai-nepuolelta ilma puhalletaan virtauksena ^out ulos. Infrakuivattimen 10 5 ja leijukuivattimen 20 keskinäisen välin pituus E ei ole keksinnössä kriittinen, mutta edullisesti kuivattimet 10 ja 20 sijoitetaan mahdollisimman lähelle toisiaan niin, että yksiköiden 10A ja 10B käsittely-väleissä 10V ja 10V lämmenneistä saattopuhallukslsta F_. ja F ai-nakin osa seuraa rainaa W sen juoksulla joutuen rainan W mukana lei-10 jukuivattimen 20 käsittelyväliin 20V. Näitä virtauksia havainnollistavat nuolet F .

o

Kuvion 1 mukaisesti johdetaan tulokanavan 17 kautta tuotua kylmää ilmaa kanavien 16A ja 16B kautta rainan W saattopuhallukslksi Fc. ja Fc .

in bA bo 15 Toinen vaihtoehtoinen mahdollisuus on ottaa mainittujen saattopuhal-lusten ilmavirtaukset ilmakanavasta 18 tai kanavista 18A ja/tai 18B, joissa kulkee infrayksiköissä 10A ja 10B lämmennyt kuiva ilma.

Infrayksiköissä 10A ja 10B kohdistetaan rainaan W pinta-alayksikköä 20 kohti kulvalmen keskimääräistä kuivatustehoa soplvlmmin olennaisesti suurempi verraten lyhytaikainen kuivatusenergiapulssl. Tämän energia-pulssin rainassa W höyrystämä vesi vapautuu rainasta W pääasiallisesti vasta leijukuivattimen 20 kulvatusväliesä 20V, jossa rainaa huuhdellaan samalla sitä kannattaen kuivilla ilmasuihkuilla.

25

Edellä ei ole selostettu erityisen tarkasti infrakuivattimen 10 ja leijukuivattimen 20 rakenteen yksityiskohtia, mutta ne selviävät tarvittaessa esim. hakijan em. FI-patenttihakemuksesta 862427. Leljuyksikön 20 pituus L määräytyy lähinnä kulvatustarpeen mukaan ja sen mukaan, kuinka 30 paljon jäähdytysllmaa edeltävät leijuyksiköt 10A ja 10B tuottavat.

Kuviossa 1 on esitetty peräkkäin kaksi infrayksikköä 10A ja 10B.

On ymmärrettävä että keksinnön puitteissa infrayksiköitä voi olla vain yksi tai voidaan käyttää useampaakin kuin kahta peräkkäistä yk- 35 sikköä.

77707 s 1 Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset! joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetystä.

5 10 15 20 25 30 35

Claims (9)

9 77707

1. Menetelmä paperi- tai kartonkirainan (W) kosketuksettomaksi kuivattamiseksi, jossa menetelmässä kuivaukseen käytetään sekä infrapunasä-5 teilyä että kuivattavia ilmasuihkuja, joiden avulla kulvattimen (10,20) läpi liikkuvaa rainaa (W) samalla kosketuksettomastl kannatetaan, so-pivimmin kakslpuolisesti, jossa menetelmässä raina (W) ohjataan ensin infrapunakuivatusväliin tai -väleihin (10V ,10V ) ja sen jälkeen leiju- A D kuivatusväliin (20V) ja jossa menetelmässä infrakuivatusyksikön tai 10 -yksikköjen (ΙΟΑ,ΙΟΒ) infrasäteilijöitä (105) jäähdytetään ilmavirtauksilla (F.. ,F_. ), tunnettu siltä, että menetelmässä käytetään Ain Bin ennen leijukuivatinta (20) siten suljettua infrakuivatusyksikköä tai -yksikköjä (ΙΟΑ,ΙΟΒ), että jäähdytysilmaa el ainakaan olennaisessa määrin johdeta infrakuivatusväliin (10V ,10V ), ja että mainitun infra- A D 15 kuivatusyksikön tai -yksiköiden (ΙΟΑ,ΙΟΒ) suljetussa ilmankierrossa lämmennyt kuiva jäähdytysilma johdetaan infrakuivatlnta seuraavan leijukuivattimen (20) suuttimista (25^,252) sen kuivatusvälin (20V) kuivatus- ja/tai kannatusllmapuhalluksiksi.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että infraykslköstä tai -yksiköistä (ΙΟΑ,ΙΟΒ) johdetun kuivan jäähdy-tysilman (F^,) ohella leijukuivattimessa (20) ei käytetä, ei ainakaan olennaisessa määrin, muista lähteistä johdettua puhallusllmaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainituista infrayksiköistä (ΙΟΑ,ΙΟΒ) tai -yksiköstä johdetut kuiva jäähdytysilma johdetaan leijukuivattimen (20) puhallus-ilmaksi kaasupolttlmen (23) tai muun vastaavan llsälämmityslaitteen kautta. 30

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen infrayksikköä tai -yksikköjä (ΙΟΑ,ΙΟΒ) sen tai niiden kuivatueväleihin (10VA,10VD) johdetaan kannatuspuhallukset (FOA,FOD), sopivimmln rainan (W) molemmin puolin ja että mainittujen kannatuspu-35 hallusten (F<,^,Fgg) ilma otetaan infrayksikön tai -yksikköjen (ΙΟΑ,ΙΟΒ) jäähdytysiiman tulokanavasta (17) jäähdytysilmapuhaltimen (13) paine-puolelta. ίο 77707

^ 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut saattopuhallukset (F^.F^p) otetaan infrayksikön tai -yksikköjen (ΙΟΑ,ΙΟΒ) jäähdytysilman kierron lähtöpuolelta, jossa ilma on lämmennyttä. 5

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siitä ilmakanavasta (18,22), jonka kautta infrasäteilijöiden (105) lämmittämä ilma johdetaan leijuyksikköön (20), otetaan säädetty ulosvirtaus j) niin, että leijukuivattimeen (20) saadaan sopiva 10 ilmamäärä.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että infrayksikön tai yksikköjen (ΙΟΑ,ΙΟΒ) jälkeen raina olennaisesti välittömästi tai lyhyen välin (Wq) kautta johdetaan leijukui- 15 vattimen (20) kuivatusväliin (20V).

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kulvattimen kuivatustehoa sekä ralnan pituus- että poikki-suunnassa säädetään infrasätellijöihin syötettävää sähkötehoa säätä- 20 mällä.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että infrakuivatusvällssä tai -väleissä (10VA,10VB) ralnaan kohdistetaan pinta-alayksikköä kohti kuivalmen keskimääräistä kuivatustehoa 25 olennaisesti suurempi verraten lyhytaikainen kulvatusenergiapulssi. 30 35 II 11 77707