FI77708C - Arrangemang av oevertrycksmunstycken avsett foer behandling av banor. - Google Patents

Description

77708 ^ Rainojen käsittelyyn tarkoitettu ylipainesuutinjärjestely Arrangemang av övertrycksraunstycken avsett för behandling av banor 5

Keksinnön kohteena on rainojen käsittelyyn tarkoitettu ylipainesuutinjärjestely, joka käsittää suutlnlaatikon, jossa on ralnaa vasten kanto-pinta, jonka yhteydessä on kaksi vastakkain puhaltavaa suutinrakoa, jotka 10 sijaitsevat suutlnlaatikon sisäseinämien ja ulkoseinämien tai vastaavien rajoittaman tilan ulko-osassa, jonka suutlnjärjestelyn rakenne on epäsymmetrinen ylipaineisen kantopintansa kohtisuoran keskitason suhteen.

Keksinnön kohteena oleva suutlnjärjestely on tarkoitettu paperi- ym.

15 jatkuvien rainojen kosketuksettomaan kannatukseen ja käsittelyyn kuten esim. kuivaukseen, lämmitykseen tai jäähdytykseen.

Kaasun puhallukseen perustuvia laitteita käytetään yleisesti paperin valmistuksessa ja jalostuksessa. Em. laitteissa puhallettava kaasu johde-20 taan erilaisten suutinjärjestelyjen avulla rainan toiselle tai molemmille puolille, jonka jälkeen käslttelykaasu imetään pois uudelleen käytettäväksi tai poistettavaksi ja/tai käslttelykaasun annetaan purkautua rainan sivuille.

25 Ennestään tunnetut rainan kosketuksettomaan käsittelyyn perustuvat laitteet muodostuvat joukosta suutinlaatikoita, joiden suuttimista rainaan kohdistetaan sitä kannattava ja kuivattava kaasuvlrtaus. Kyseisten laitteiden ennestään tunnetut suuttimet voidaan jakaa kahteen ryhmään: yll-palnesuuttimiin ja alipalnesuuttimiin, joista ylipainesuuttimien toi-30 minta perustuu ilmatyynyperiaatteelle ja alipainesuuttimet vetävät rainaa puoleensa ja stabiloivat rainan kulun. Rainaan kohdistuva vetovoima perustuu tunnetusti rainan kanssa yhdensuuntaiseen kaasun virtaus-kenttään, joka muodostaa staattisen alipaineen rainan ja suuttimen kannatuspinnan välille.

Sekä yli- että alipalnesuuttimissa käytetään yleisesti ns. coanda-ilmiötä ilman johtamiseksi haluttuun suuntaan.

35 2 77708 1 Tunnettujen a1ipainesuuttimien rainaan kohdistuva voima on verraten pieni, mistä syystä näitä suuttimia el voida käyttää raskaiden rainojen käsittelyyn eikä silloin kun ralnan kireys on alhainen. AIipainesuuttimia käytetäänkin yleensä laitteissa, joiden pituus ei ylitä 5 m:ä ja joiden 5 molemmin puolin on sijoitettu johtoteloja ralnan tukemiseksi.

Ylipainesuuttimien rataan kohdistama voima on verraten suuri. Ylipaine-suuttlmllla voidaankin käsitellä raskaita ja täysin kiristämättömiä rainoja. Useimmat tunnetuista ylipalnesuuttlmista kohdistavat kuitenkin 10 teräviä suihkuja olennaisesti kohtisuoraan ralnaa vastaan aiheuttaen näin epätasaisen lämmönsiirtokertolmen jakauman radan pituussuunnassa, mikä usein aiheuttaa laatuvahinkoja käsiteltävälle rainalle.

Ennestään tunnettujen ylipainesuuttimien puhallus on myös epästabiili 15 niin, että puheUussuihku saattaa kääntyä esimerkiksi radan kulun vaikutuksesta suoraan puhallusaukoeta suuttlmlen väliseen imutilaan aiheuttaen näin lämmönslirtokertoimen laskun ja epästabiilin ralnan kulun.

Edellä käsitelty tekniikan taso selviää esimerkiksi US-patenttijulkai-20 susta n:o 3 549 070 sekä SE-patenttljulkalsuista n:ot 341 870 ja 352 121. Näissä julkaisuissa on esitetty suuttimia, joissa coanda-vaikutuksen avulla on pyritty saamaan puhallussuihkut kääntymään ralnan suuntaisiksi. Koska suihkujen lähtösuunnat muodostavat 90° kulman ralnan kanssa, suihkut eivät ehdi kääntyä ralnan suuntaisiksi, ennen kuin ne 25 irtoavat suuttimen ohjauspinnasta. D. W. McGlaughinen ja I. Greberin tutkimuksessa "Experiments on the Separation of a Fluid Jet from a Curved Surface", The American Society of Mechanical Engineers, Advances in Fluids, 1976, onkin osoitettu, että suuttlmesta purkautuva suihku kykenee irtaantumatta seuraamaan kaarevaa pintaa 45°-70° suutinraken-30 teissä esiiintyvillä virtausparametreillä, eikä 70° seuraamiskulmaa voida ylittää. Irronnut suihku törmää rainaan aiheuttaen lämmönsilrto-kertoimen huipun törmäyskohdassa, jonka jälkeen suihku hakeutuu suutinten väliseen imutilaan jättäen suuttimen suutinrakojen välisen tilan, ns. suuttimen "kantopinnan" kohdan käsittelemättä, mistä on seurauksena 35 olematon lämmönsiirto tällä kohdalla.

Julkaisuissa DE-OS 2.615.258 ja DE-PS 3.607.371 on esitetty muiden ohella eräitä epäsymmetrisiä yllpalnesuutinjärjestelyjä, joissa

II

3 77708 1 suutinrakojen jälkeiset kantopinnat muodostuvat tasomaisista osista, joiden välillä on särmäosat.

Esillä olevaan keksintöön lähiten liittyvän tekniikan tason osalta 5 viitataan hakijan FI-patenttiln 68723 (vast. US-patentti 4,247,993), jossa on esitetty allpainesuutln, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että alipainesuuttimen suutinrako sijaitsee kaasun virtaus-suunnassa ennen kaarevan ohjausplnnan tuloreunan tasoa ja että suutln-raon leveyden ja mainitun ohjausplnnan kaarevuussäteen suhde on esiinty-10 villä kaasun virtausnopeuksilla siten valittu, että kaasunvlrtaus irtoaa kaarevasta ohjauspinnasta olennaisesti ennen sen jättöraunaa.

Keksintöön lähiten liittyvä tekniikan taso selviää hakijan FI-patentissa 60261 (vast. US-patentti 4,384,666), jossa on esitetty yllpainesuutin, 15 jossa on uutta se, että suutinraot on sijoitettu suuttimen kantopintaan nähden siten, että kaasusuihkut seuraavat Irtaantumatta kantopintaa suutinrakojen väliin muodostuvaan syvennykseen asti, että kaasusuihkujen seuraamlskulma on enintään 70°, ja että mainittu syvennys on mitoitettu toimimaan rauhoitustilana, jossa vastakkaisiin suuntiin virtaavat kaasu-20 suihkut kohtaavat toisensa muodostaen rainan kulkusuunnassa huomattavalle matkalle ulottuvan rainaa kannattavan ilmatyynyn.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on kehittää edelleen FI-patentissa 60261 esitettyä ylipalnesuutinjärjestelyä.

25

Keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada sellainen uusi rakenteeltaan epäsymmetrinen suutinjärjestely, jonka uuden rakenteen ja epäsym-metrisyyden ansiosta saadaan suutinten yli kulkeva rata käyttäytymään niin, että rainan poikittaisista kosketus- ja painoepätasaisuuksista ja 30 rainan kireydestä aiheutuva polmuilutaipumus saadaan estetyksi ja ralna juoksee suuttlmlen yhteydessä rauhallisesti poimullematta.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinään mukaiselle suutinjärjestelylle on pääasiallisesti tunnusomaista 35 se, että suutlnjärjestelyseä on ensimmäinen suutinrako, joka on sijoitettu mainittuun kantopintaan nähden siten, että siitä puhallettava kaasusuihku seuraa irtaantumatta kaarevaa kantopintaa suutinrakojen 4 77708 1 väliin asti ja että suutinjärjestelyyn kuuluu toinen suutinrako, joka sijaitsee sen yhteydessä olevan kaarevan ohjausplnnan reunan alueella tai kaasun virtaussuunnalla sitä ennen ja jonka toisen suutlnraon leveyden ja mainitun ohjausplnnan kaarevuussäteen suhde on esiintyvillä 5 toisen suuttimen virtausnopeuksilla siten valittu, että kaasuvirtaus Irtoaa toisen suuttimen kaarevasta ohjauspInnasta, sopivimmin ennen ensimmäisen ja toisen suutlnraon välistä varsinaista kannatuspinta-aluetta.

10 Keksinnön mukaisen suutinrakenteen epäsymmetrisyyden ansiosta saadaan suutinraolsta niiden välisen kantopinnan yhteydessä vastakkain puhalletut ilmavirtaukset kohtaamaan toisensa ja limittymään keskenään entistä pyör-teettömämmin, mistä on seurauksena parantunut ratakäytös suuttlmien yhteydessä ja radan poikittaisen poimuilun ja aaltoilun eliminoituminen 15 tai ainakin olennainen vähentyminen.

Valitsemalla keksinnössä vastakkain puhaltavien suutinrakojen suuruudet sopivasti sekä tarvittaessa säätämällä niistä puhallettavien ilmasuihkujen nopeudet keskenään sopivaan suhteeseen voidaan suutinjärjestely "virittää" 20 optimaaliseen toimintaan kaikissa suhteissa myös radan poikittaisen poimuilun ehkäisemisen kannalta.

Keksintöä sovelletaan edullisimmin siten, että suutlnrakenteen se suutinrako, jossa kaasuvirtaus irtoaa suuttimen kaarevasta ohjauspinnasta, 25 sijaitsee kannatettavan radan juoksusuunnassa sen lähtöpuolella. Tällä järjestelyllä saadaan esiin kaikki keksinnön erillalset edut.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyyn keksinnön erääseen edulli-30 seen sovellusesimerkkiin, jonka yksityiskohtiin keksintöä ei ole kuitenkaan mitenkään ahtaasti rajoitettu.

Kuvio 1 esittää aksonometrlsena kuvantona suuttimen erästä esimerkki-toteutusta.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen suuttimen geometriaa ja tarkempaa rakennetta.

35 5 77708 1 Kuvioiden 1 ja 2 mukainen suutinjMrjestely käsittää suutinlaatikon, jonka sisätilasta 10 aukkojen 11 kautta puhallettava kaasu johdetaan suuttimen sivutiloihin 12 ja 13, jotka rajoittuvat suuttlmen slsäselnä-mien 14,15 ja ulkoselnämien 20 ja 21 väliin. Sisäselnämät 14 ja 15 5 kaartuvat yläosastaan toisiaan kohti esim. olennaisesti ympyrän kaaren (säteet ja R^) muotoisesti ja tämän jälkeen esim. olennaisesti ympyrän kaaren (R^) muotoisesti siten, että seinämät 14,15 ja 16 ovat keskitason A-A suhteen symmetriset. Täten muodostuu kantopinta 16, jonka yli raina W kulkee suuntaan B (minimietäisyydellä Δ )· Suutinlaatikon 10 ulkoselnämien 20,21 toisiaan kohti suuntautuvat tasomaiset osat 22,23 rajoittavat yhdessä sisäseinämän 14 ja kaarevan osan (säde R^) kanssa suutlnraot 17 ja 18.

Ensimmäinen suutinrako 18 sijaitsee seinämien 15 kaarevalla R^ osalla 15 kulman a^ alussa. Kulma a^ on suutinraosta 18 purkautuvan kaasusuihkun lähtSsuunnan ja kohdalla juoksevan rainan W tason välinen kulma sekä samalla kaasusuihkun ohjausplnnan kaareutumiskulma suutlnraon 18 suulta alkaen kantoplnnan 16 tangenttitasolle L-L saakka. Kuviteltu taso L-L samalla rajoittaa alapuolellensa syvennyksen 19, joka toimii purkaus- ja 20 rauholtustilana, jossa vastakkaisiin suuntiin virtaavat kaasusuihkut v^ ja v^ kohtaavat toisensa muodostaen huomattavalle matkalle rainan W kulkusuunnassa B ulottuvan rainaa W kannattavan ilmatyynyn. Syvennyksen 19 kohdalla kantoplnnan 16 kaarevuussäde R^ on sopivimmin olennaisesti suurempi kuin ohjauspintojen 15 ja 16 kaarevien osien kaarevuuesäteet Rj 25 ja R2.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti suutlnjärjestelyn rakenne on epäsymmetrinen keskitasoonsa A-A nähden, koska radan W kulkusuunnassa B jälkimmäinen eli toinen suutln 17,23,14 on eri kohdalla kuin ensimmäinen suutln 30 18,22,15, joka sijaitsee ensimmäisenä rainan W kulkusuunnassa. Toisen suutlnraon 17 puhalluksen lähtösuunta on olennaisesti kohtisuora rainan W tasoon nähden eli toisen suuttimen suuntaus S2 poikkeaa ensimmäisen suuttlmen suuntauksesta S^. Kuvion 2 mukaisesti jatkuu suutin-kammion seinämä 14 toisen suutlnraon 17 tasosta tasomaisestl tasoon ^2» 1°^® on korkeudella h ensinmalnitusta tasosta T^. Tasosta T2 alkaa kaareva seinämäosa, jonka kaarevuussädettä on merkitty R2:lla ja joka on sopivimmin identtinen ensimmäisen suutlnraon 18 yhteydessä olevan vas- 6 77708 1 taavan seinämäosan kanssa. Coanda-ilmiöön perustuen suutlnraosta 17 purkautuva kaasuvlrtaus seuraa kaarevaa ohjauspintaa sektorilla joka edellä esitetyn mukaisesti vaihtelee välillä 45°...70°. Täten tietyllä kohtaa virtaus irtoaa kaarevasta (R^) ohjauspinnasta 14 tilanteessa, 5 jossa virtauksen nopeudella v^ on huomattavan suuri rainaan W nähden kohtisuora nopeuskomponentti ja rainan W tason suuntainen nopeuskompo-nentti v , joka sopivimmin on rainan W kulun suuntaan B nähden vastak-

S

kaissuuntainen. Keksinnön ansiosta vastakkain tulevat virtaukset v^ ja v2 limittyvät keskenään stabiilistl niin, ettei synny ralnaa W poikit-10 taissuunnassa poimuttavaa pyörteilyä ja ilma pääsee purkautumaan rauhallisesti syvennyksen 19 kautta rainan W sivuille.

Ensimmäisen suutinraon 18 suuruus on sopivimmin välillä 1,5...2,5 mm ja toisen suutinraon 17 suuruus vastaavasti 1,5...2,0 mm. llmannopeudet 15 ja ensimmäisessä ja toisessa euuttimessa ovat sopivimmin välillä 15...50 m/s ja mainitut nopeudet voidaan säätää keskenään erisuuriksi (V1 ^ V2^ suutinjärjestelyn toiminnan optimoimista varten.

Keksinnön eräässä edullisessa sovellusmuodossa ensimmäisen ja toisen 20 suuttlmen kaarevien ohjauspintojen kaarevuussäteet ovat alueella R^ R£ 10...35 mm. Toisen suuttlmen 17 tasojen T^ ja korkeusero h - 0...R1/2. Eräässä erityisen edullisessa keksinnön sovellusmuodossa h* 0.

25 Ensimmäisen suutinraon 18 edellä mainittu kulma a^ on valittu niin, että ensimmäisen puhalluksen irtaantumista kaarevalta pinnalta 16 ei tapahdu ennenkuin suihku (v^) on kääntynyt täysin rainan W suuntaisiksi. Kulma a^ on enintään 70° ja sopivimmin n. 40°...60°. Syvennyksen 19 alueella toisiaan kohti virtaavat suihkut v^ ja v^ kohtaavat toisensa ja kanto-30 pinnan 16 yläpuolelle muodostuu verraten laaja rainaa U kannattava ilma-tyyny. Lämmönsiirtokerroin pysyy syvennyksen 19 kohdalla hyvänä myös suutinrakojen 17 ja 18 välisellä alueella.

Kuvioon 2 on merkitty suuttlmen keskipystytaso A-A, joka kulkee kanto-35 pinnan 16 syvennyksen 19 pohjan keskikohdalla. On olennaista, että yli-painesuuttimen rakenne on epäsymmetrinen keskitasonsa A-A suhteen edellä esitetyllä tavalla ja mainituissa takoitukslssa.

Il 7 77708 Ί Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.

5 10 15 20 25 30 35

Claims (9)

1. 8 77708 Ί Patenttivaatimukset
2. 1. Rainojen käsittelyyn tarkoitettu ylipainesuutinjärjestely, joka käsittää suutinlaatlkon, jossa on rainaa vasten kantoplnta (16), jonka yhtey- 5 dessä on kaksi vastakkain puhaltavaa suutinrakoa (17,18), jotka sijaitsevat suutinlaatikon sisäseinämien (14,15) ja ulkoseinämien (20,21) tai vastaavien rajoittaman tilan ulko-osassa, jonka suutinjärjestelyn rakenne on epäsymmetrinen ylipaineisen kantopintansa (16) kohtisuoran keskitason (A-A) suhteen, tunnettu siitä, että suutinjärjeste-10 lyssä on ensimmäinen suutinrako (18), joka on sijoitettu mainittuun kantopintaan (16) nähden siten, että siltä puhallettava kaasusuihku (v^) seuraa irtaantumatta kaarevaa kantopintaa (16) suutlnrakojen (17,18) väliin asti ja että suutinjärjestelyyn kuuluu toinen suutinrako (17), joka sijaitsee sen yhteydessä olevan kaarevan ohjausplnnan (lA.R^) 15 reunan alueella tai kaasun vlrtaussuunnalla (v^) sitä ennen ja jonka toisen suutinraon (18) leveyden ja mainitun ohjausplnnan (14) kaarevuus-säteen (R^) suhde on esiintyvillä toisen suuttlmen virtausnopeuksilla (v^) siten valittu, että kaasuvirtaus irtoaa toisen suuttlmen kaarevasta (R^) ohjausplnnasta, soplvimmin ennen ensimmäisen ja toisen suutinraon 20 (17,18) välistä varsinaista kannatuspinta-aluetta.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suutinjärjestely, tunnettu siitä, että mainittujen ensimmäisen ja toisen suutinraon (18,17) kaarevat ohjauspinnat (R^.R^) yhtyvät portaattomasti kantopintaan (16), joka muo- 25 dostaa suutinyhdelmän kantoalueen keskelle syvennyksen (19), joka on soplvimmin olennaisesti symmetrinen suutinyhdelmän keskitasoon (A-A) nähden, ja että mainittu syvennys (19) on mitoitettu toimimaan stabiilina rauhoitustilana, jossa vastakkain virtaavat, keskenään erilaisen suuntauksen saaneet kaasusuihkut (ν^,ν^) kohtaavat ja limittyvät stabii-30 listi keskenään muodostaen rainan (W) kulkusuunnassa (B) huomattavalle matkalle ulottuvan rainaa (W) kannatavan ilmatyynyn, joka on ainakin rainan (W) poikkisuunnassa olennaisesti pySrteetön.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suutinjärjestely, tunnet-35 t u siltä, että suutlnjärjestelmän ensimmäinen suutinrako (18) sijaitsee rainan kulkusuuntaan (B) nähden rainan (W) tulopuolella ja vastaavasti toinen suutinrako (17) sen lähtöpuolella. Il 9 77708
5. 1 A. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen suutinjärjestely, tunnettu siltä, että ensimmäisen ja toisen suutinraon (18,17) yhteydessä olevien kaarevien ohjauspintojen kaarevuussäteet (R^.R^) ovat keskenään olennaisesti yhtä suuret ja alueella a 10...35 mm. 5
6. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen suutinjärjestely, tunnettu siitä, että toisen suurinraon (17) lähtötason (T^) etäisyys kaarevan (R^) ohjausplnnan etureunan rasosta (T^) on h - 0...6 mm, soplvimmin h 0...2 mm.
7. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen suutinjärjestely, tunnettu siitä, että ensimmäisessä ja toisessa suutinraossa (18,17) käytetyn ilman puhallusnopeus on alueella 15...50 m/s, soplvimmin n. AO m/s. 15
8. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen suutinjärjestely, tunnettu siitä, että ensimmäisen suutinraon (18) leveys on alueella 1,5...2,5 mm ja toisen suutinraon (17) leveys on alueella 1,5...2,0 mm.
9. 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen suutinjärjestely, tun nettu siitä, että mainittujen ensimmäisen ja toisen suutinraon (18,17) keskinäinen suuruus ja euutlnrakojen (17,18) sijainti kaarevien (R^R^) ohjauspintojensa yhteydessä ja tuntumassa on siten asetettu ja/tai suuttimista virtaavlen ilmasuihkujen nopeudet (v^v^) on siten 25 asetettu tai säädetty, että saadaan aikaan ylipaineiselle kantopinnalle (16) ja sen yhteydessä olevaan syvennykseen (19) optimaalinen ja stabiili kannatusefektl etenkin rainan (W) poikittaisen poimuilun ja aaltoilun minimoimiseksi. 30 35 10 77708