FI79153C - Massautmatning till en pappersmaskinvira. - Google Patents

Description

79153

MASSAN SYÖTTÖ PAPERIKONEEN VIIRALLE - MASSAUTMATNING TILL EN PAPPERSMASKINVIRA

Keksintö kohdistuu massansyöttöön paperikoneelle, kartonkikoneel-le tai vastaavi11 e, missä on nippu kanavia, yksityiskohdittain vaatimuksen 1 pääkäsitteen mukaisia.

Jo vuosikymmeniä on nähty vaivaa paperi koneiden massansyöttöjen parantamiseksi siihen suuntaan, että massansyötöstä tulevalla massasuihku1 la ei ole vain mahdollisimman tasainen nopeusjakau-tuma, vaan että myös mahdollisimman hieno, tasainen kuitujen jakautuminen massasuih kussa on taattu.

Tämä päämäärä on tähän mennessä kiitos erilaisten toimenpiteiden jo suuressa määrin saavutettu. Hyviksi ovat osoittautuneet erikoisesti seuraavissa julkaisuissa selostetut rakenteet: DE-AS 2 007 306 (yhtäläinen US-PS 3 769 155 kanssa), 2 039 293 (yhtäläinen GB-PS 1 361 083 kanssa) ja 2 307 846 (=US-PS 3 945 6Θ2). Sen jälkeen ohjataan kuituliete massansyötössä koneen leveydelle sijoitetun kanavanipun läpi.

Näillä on suhteellisen suuri pituus ja pieni sisaha 1 kaisija„ Täten synnytetään jokaisessa kanavassa seinäkitkan vaikutuksesta niin sanottu mikroturbulenssi. Sen tehokkuus on yleensä niin suuri, että mahdollisesti muodostuvat kuitutukot jälleen hajaantuvat tai pidetään kuitenkin niin pieninä, että ne eivät yleensä häiritse valmiissa paperissa. Samalla on huolehdittu, että kanavat ennen tuloa ulosmenosuuttimeen jatkuvasti avartuvat. Tällä saavutetaan, että koko käytettävissä oleva virtauspoikkipinta saapumiskohdassa ulosmenosuuttimeen suurenee vain vähän tai ei ollenkaan, minkä seurauksena on, että niin sanottu sisäänmenosy-säys pysyy pienenä ja pyörteiden syntyminen ulosmenosuuttimissa estyy. (Jos kanavat sivukuvassa virtaussuuntaan lähestyvät toisiaan, niin voi olla, että kanavat tässä sivukuvassa nähtynä eivät jatkuvasti laajene. Joka tapauksessa on kuitenkin jatkuva kanavien laajeneminen olemassa, katsottaessa kanavanippua päältäpäin . ) 2 79153

Edellytys tälle selostetulle tunnetun rakenteen hyvälle toimintatavalle on, että kanavissa ja ulosmenosuuttimissa on suhteellisen korkea virtausnopeus. Nämä tunnetut massansyöttäjät sopivat siksi erikoisesti korkeille paperikoneen nopeuksille. Mutta vaikeuksia syntyy, jos tällainen massansyöttö tulisi asentaa koneelle, minkä työnopeus on suhteellisen pieni. Sillä kanavien (nähtynä sivukuvassa) lukumäärää ja jokaisen kanavan sisähalkai-sijaa voidaan pienentää vain ahtaissa rajoissa. Tosin on tällöin olemassa mahdollisuus tuoda kuituliete ohuempana massansyöttölait-teelle. Tämä vaatii kuitenkin suurempaa energiankulutusta massa-veden kierrätyksessä ja mitoituksen ylittävän suuria pumppuja ja putkijohtoja.

Keksinnön pohjana on siis tehtävä aikaansaada rakenteeltaan alussa mainitunlainen massansyöttö, mikä mahdollisimman vähin kustannuksin on asennettavissa myös suhteellisen alhaisille työnopeuk-sille, ilman että massan korkeampi ohennus olisi tarpeen. Tällöin tulee kuituja kautuman ulostulavassa mass asuihkussa olla yhtä hyvä kuin tähän saakka tai mieluummin vielä parantua.

Tämä tehtävä ratkaistaan vaatimuksen 1 tunnusmerkkien mukaisella massansyötölla. Sen mukaan tulee jokaisessa kanavanipun (mikä takaa tasaisen nopeusjakautuman ja on edullinen mikroturbu-1 lenssin syntymiselle) kanavassa, vähän ennen liittymistä ulosme-nosuuttimeen olemaan vaiheittainen kavennus, jolloin oleellinen tunnusmerkki on, että jokainen vaiheittainen kavennus on lyhyt kanavaosa, minkä sisähalkaisija on pienennetty. T.s. vaiheittaisen kavennuksen pienennetty sisähalkaisija säilyy lyhyen matkaa kavennuksen jälkeen. Tai vaiheittaisen kavennuksen jälkeen seuraa (joko välittömästi tai vähän matkan päästä) heikko jatkuva di ffusöörimäinen laajeneminen. Toisin sanoen: vaiheittaista kapenemista ei missään tapauksessa saa seurata välittömästi vaiheittainen laajennus. Vain jos (sisääntulossaan vaiheittaisen kavennuksen omaavalla) kanavaosalla on määrätty vähimmäispituus, voidaan tarvittaessa sen loppuun sijoittaa sellainen vaiheittainen laajennus. - Keksintö perustuu nimittäin siihen tietoon, että jokaisessa suhteellisen pienen virtausnopeuden ja vakiosti tasaisen nopeusjakautuman omaavassa kanavassa muodostuu vähän pitkiä kuituja sisältävä reunakerros ja että tämä syntynyt pitkistä kuiduista köyhä reunakerros jälleen liukenee virtausnopeu- 3 79153 den äkillisellä nousulla vaiheittaisessa sisäänmenokohdassa kavennetussa kanavaosassa. Tällöin muodostuu määrätyn, tavallisesti melko lyhyen matkan päässä vaiheittaisesta kavennuksesta jälleen haluttu vakaasti tasainen nopeusjakautuma. Sijoitettaessa vaiheittainen laajennus välittömästi kavennuksen jälkeen, kuten esim. laippaa käytettäessä olisi laita, ei kuvattua vaikutusta saavutettaisi, koska tällöin syntyy epävakaa virtaus, luultavasti pyörteiden aiheuttamana. Vältettäessä äkillinen laajennus välittömästi kavennuksen takana syntyy tunnetusti tässä toruspyör-re, jolloin on osoittautunut, että tämä on hyvin tasainen ja laajentuu virtaussuunnassa vain suhteellisen lyhyellä matkalla.

Tärkeää on, että kavennettu kanavanosa ei ole liian pitkä, varsinkin jos sillä on samaksi jäävä sisähalkaisija. Muuten on olemassa vaara pitkistä kuiduista köyhän reunakerroksen muodostumisesta uudelleen. Siksi täytyy kavennetun kanavaosan jälkeen heti seurata liittyminen ulosmenosuuttimeen, niin että massavirta saapuu hyvin sekoitetussa ja vakaassa tilassa ulosmenosuuttimeen.

Tarpeen vaatiessa voidaan virtaussuunnassa ennen mainittua vaiheittaista kavennusta määrätyn etäisyyden päässä tästä olla toinen vaiheittainen kavennus siihen kuuluvine kanavaosineen, minkä sisähalkaisi ja on pienennetty.

Muuten on keksinnölle aivan oleellista, että vaiheessa on poikkipinnan pienennys eikä laajennus. Nähtävästi on todennäköistä, että vaiheittaisen laajennuksen jälkeen mikroturbu1ensseja syntyy vain reunakerroksen sisällä, joiden paksuus vastaa suunnilleen vaihekorkeutta. Sitävastoin vaikuttaa keksinnönmukaisessa rakennustavassa syntyvä toruspyörre kanavapoikkipinnan keskustaan sisään.

Kuten tunnetuissa massansyötöissä, on myös keksinnönmukaisessa massansyötössä jokaisessa kanavassa yllämainituista syistä ennen liittymistä ulosmenosuuttimeen heikko diffusöörimäinen laajennus. Tämä voi olla jatkuva tai (tunnettu) vaiheenmuotoinen laajennus tai myös osittain vaiheenmuotoinen osittain jatkuva laajennus. Jos keksinnnnmukaiseen kanavaosaan on sijoitettu pienennetty sisähalkaisija välittömästi ennen - tai pienen väli- 4 79153 matkan päähän ennen - diffusöörimäistä laajennusta, silloin varustetaan kanavaosa mieluummin yli asn pituuden samana pysyvällä poikkipinnalla.

Eräs toinen keksinnön toteutusmuoto on tunnettu siitä, että vaiheittaista kavennusta ei ole sijoitettu ennen jatkuvaan diffusöö-rimäistä laajennusta kanavan ulosmenopäässä vaan sen sisään. T.s. «. tässä alkaa jatkuva diffusöörimäinen laajennus jo ennen vaihetta ja jatkuu vaiheen jälkeen.

Keksinnönmukai sta ratkaisuehdotusta vastaan syntyi aluksi raskaita epäilyksiä. Pelättiin nimittäin, että kavennukset kanavissa -ja erikoisesti sellaiset vaiheittaiset kavennukset - voisivat muodostua kuitukerrostumien muodostumiskohdiksi. Toisin sanoen: ääritapauksessa varauduttiin jopa tukkeutumisiin. Itse asiassa osoittaa hyvin laaja massansyöttökirja 11isuus - kuitenkin tähänastisten toteamusten mukaan - että tähän saakka on aina kieltäydytty sijoittamasta muutenkin jo sangen ahtaaseen massanohjaus-kanavaan vielä vaiheittaista 1isäkavennusta . Yhden harvoista poikkeuksista näyttää muodostavan DE-AS 2 007 308:n kuva 7. Siellä on massansyötön massiivisissa osissa 41, 42 porattuja kanavia, mitkä muodostuvat kukin kahdesta osasta 17a ja 17b. Kahden osan 17a ja 17b välisessä y1imeno-osassa on kanavia vaiheittain laajennettu. Jokaisessa ensimmäisessä osassa 17a päättyy jakeluput-ki 15.Piirustus herättää vaikutelman, ikään kuin jakeluputken 15 ja kanavaosan 17a välisessä ylimeno-osassa olisi vaiheittainen kavennus. Todellisuudessa on kysymys kuitenkin tässä vain yksinkertaistetusta piirustuksellisesta esityksestä, samalla kun siellä on jätetty pois jakeluputken 15 sisähalkaisija. Myös DE-AS: n teksti ei anna mitään viitettä siitä, että vaiheittainen kavennus olisi tarkoitettu. Mutta vaikkapa tapauksen tulisikin olla ollut näin, ei siellä esitetyllä laitteella voitaisi saavuttaa keksin-nönmukaista vaikutusta. Vaiheittainen kavennus olisi nimittäin siellä sijoitettu liian suurelle etäisyydelle kanavien liitynnästä ulosmenosuuttimiin. Toisin sanoen välillä olevassa pitkässä kanavaosassa 17b muodostuisi jälleen pitkistä kuiduista köyhiä reunakerroksia. Vaiheittaiset kavennukset olisivat siis tehottomia. Tämä pätee myös erääseen toiseen tunnettuun massansyöttöön (DE-AS 27 26 709 = US-PS 4 19B 270), millä on neljä poikittais-jakeluputkea 18, niihin liitettyinä neljä riviä kanavia 3. Näi- 5 79153 den kanavien 3 virtauspoikkipin ta on oleellisesti pienempi kuin tuloputkien 17, jolloin ylimenokohtaan on varattu vaiheittainen poikkipinnan pienennys. Kuitenkin on kanavien 3 pituus suurempi kuin kymmenen kertaa niiden sisäha 1 kaisija, niin että tällä tunnetulla laitteella ei myöskään voida saavuttaa haluttua vaikutusta .

Kuten edellä jo on mainittu, on keksinnön mukaisen massansyötön oleellinen etu siinä, että tähän asti pääasiassa vain korkeille työnopeuksille tarkoitetut rakenteet nyttemmin ovat käytettävissä myös työnopeuksien keski- ja matalalla alueella. Mutta keksinnön mukaista rakennetta voidaan käyttää hyväksi myös toisella tavalla: ja lisäksi on nyttemmin myös mahdollista, ajaa suhteellisen suurilla työnopeuksi1la paljon pienemmällä ohennuksella (korkeampi massatiheys) kuin tähän asti. Tällä voidaan massan-syöttöön kuuluvassa vedenkierrätyksessä saavuttaa säästöjä ra-kennustilavuudessa ja käyttöenergiassa.

Tosin on myös tähän mennessä suoritettu jo lukuisia kokeita mas-sansyöttöjen kehittämiseksi korkeita massatiheyksiä ja korkeita työnopeuksia varten. Yksi esimerkki on tunnettu DE-OS 2 335 602 = US-PS 3 954 558:sta. Siellä on massansyötön ulosmenosuutin jaettu useampiin virtaussuunnassa peräkkäin oleviin osiin, mitkä yhdessä muodostavat koneenlevyisen sik-sak-muotoisen virtaus-kanavan. Tällä rakenteella on se varjopuoli, että nopeuden jakautuma ulosmenevässä massasuihkussa ei ole riittävän tasainen. Sille ei ole siksi löytynyt käyttöä.

Sitä vastoin ei ole käytettäessä keksinnön mukaisia vaiheittaisia kavennuksia huomattu mitään nopeusprofii1in huonontumista ulosmenosuihkussa. Siten on valmiin paperiradan pintapaino, sen leveydeltä mitattuna, edelleenkin korkealaatuisen tasainen. Lisäksi huomattiin yllättävästi, että keksinnön mukaisilla toimenpiteillä voitiin pitkälle poistaa valmiissa paperiradassa tavallisesti väistämätön (ja useimmiten myös häiritsemätön) pieniflok-kisuus.

Keksinnön toteutusesimerkkejä selostetaan seuraavassa piirustuk sen avulla. Kuvat esittävät: 6 79153

Kuva 1 massansyöttö, pääasiassa vain kaavio 11isesti , pituusleikkauksessa yhdeltä puolen nähtynä;

Kuvat 2-5 yksityisen kanavan kuvasta 1 poikkeavia rakennemuoto-ja.

Kuvassa 1 esitetty massansyöttö on rakennettu pääasiassa seuraavasti: kaksi toisiaan lähestyvää rajoitusseinää 10 ja 11 muodostavat ulosmenosuuttimen 12, jossa nn koneen levyinen ulosme-norako 13. Sen sisäha 1 kaisijaa voidaan muutella aseteltavalla levyllä 14. Ulosmenevä massasuihku tulee tavallisella tavalla viiralle (ei esitetty), mikä kulkee vain osittain näkyvän rinta-telan 15 yli.

Rajoitusseinien 10 ja 11 välissä on nippu kanavia 20, mikä on muodostettu monista tasaisesti koneen leveydelle jaetuista suorista putkista, niin sanotuista turbulenssiputkista. Piirustuksessa on nähtävissä vaan kolme päällekkäin olevaa turbulenssi-putkea 20. Ne on sisäänvirtauspuo1 e 1ta kiinnitetty levyyn 17, millä on kuperasti käyrä tulovirtauspinta 18. Tälle tulovir-tauspinnalle tuodaan paperimassa koneenlevyisella niin sanotulla keskuskanaval1 a 19, minkä virtaussuunta on kulmassa ulosme-nosuuttimien 12 virtaussuuntaan nähden. Tunnetulla tavalla on keskuskanavan 19 lopussa ylävirtausrako 16, mikä alhaalta päin päättyy ilmalaatikkoon 21. Piirustuksessa on jätetty pois poikittain koneen työsuuntaan nähden ulottuva poikittaisjakeluputki. Huomataan vielä osa putkinippua 22, mikä yhdistää poikittaisja-keluputken keskuskanavan 19 kanssa. Poiketen esitetystä rakennustavasta voisi poikittaisjakeluputki olla sijoitettu välittömästi levyn 17 alueelle. Tässä tapauksessa jäisivät putkinippu 22 ja keskuskanava 19 pois.

Jokainen turbu1enssiputki 20 on kokoonpantu sy1interimäisestä aikukappaleesta 24 ja eräästä tähän työnnetystä päätekappalees-ta 25. Tällä kahden putkikappaleen 24 ja 25 toistensa sisään työntämisellä on kanavassa kohdassa 26 muodostettu vaiheittainen poikkipinnan pienennys. Tällä kohdalla on kanavan poikkipinta n. 30-70 % pienempi kuin poikkipinta aikukappaleen 24 aluella. Pää-tekappaleessa 25 jää pienennetty poikkileikkauspinta lähinnä lyhyen matkan a muuttumattomaksi. Sen jälkeen seuraa heikko jät- 7 79153 kuva virtauspoikkipinnan (diffusööri 27) avartuminen. Turbulens-siputkien 20 ulosmenopäässä ohenee put kikappa 1 eiden 25 seinämä-vahvuus leikatusti. Täten voivat turbu1enssiputket lähestyä toisiaan välittömästi ulosmenosuutinli ittynää n 12 saakka.

Kuvassa 1 on vaiheittainen poikkipinnan kavennus 26 suunnilleen keskellä turbulenssiputkien 20 pituusulottumaa. Pyritään kuitenkin sijoittamaan poikkipinnan kavennus mahdollisimman pienelle etäisyydelle u1osvirtauspäästä, siis mahdollisimman lähellE kanavien liittymistä u1osmenosuuttimiin 12. Tämä voitaisiin kuvan 1 tapauksessa saavuttaa esim. siten, että a 1kukappa 1 etta 24 pidennetään ja päätekappaleen 25 väliä lyhennetään.

Kuva 2 esittää toisen mahdollisuuden, siirtää poikkipinnan kavennus 36 mahdollisimman lähelle u1osvirtauspäätä. Siellä esitetyn turbulenssiputken 30 luona alkaa jatkuva diffusöörimäinen laajeneminen jo ennen vaiheittaista poikkipinnan kavennusta 36. Toisin sanoen: alkukappaleen 34 ulosmenopää on jo hieman kartiomai-sesti levennetty ja päätekappale 35 on koko pituudeltaan muodostettu diffusööriksi.

Kuvassa 3 esitetyssä turbulenssiputkessa 40 on vaiheittainen poikkipinnan kavennus (46:ssa) muodostettu sisäänpannun hoikin 41 päätypinnalla. Lukuunottamatta tätä hoikkia on siten turbu-lenssiputki 40 yhtä kappaletta, kuten perinteisissä massansyö-töissä. Siten sopii kuvassa 3 esitetty rakenne myös toiminnassa olevan massansyötön muuttamiseen jälkikäteen. Hoikilla 41 on sen koko pituudella b sama virtauspoikkipinta. Hoikin 41 lopussa on vaiheittainen poikkipinnan laajennus, (millä kuitenkaan ei ole merkitystä keksinnönmukaisen vaikutuksen aikaansaamiseen); sen jälkeen seuraa tavallinen poikkipinnan laajennus turbulenssiput-ken 40 ulosmenopäähän saakka. Kuten aikaisemmin jo on mainittu, ei hoikin 41 pituutta b - vaiheittaisen poikkipinnan laajennuksen vuoksi sen päässä - saa valita liian pieneksi. Toisaalta ei hoikkia 41 tule myöskään tehdä liian pitkäksi, muuten tulee välimatka vaiheittaisen poikkipinnan laajennuksen 46 ja ulosvirtauspään välillä liian suureksi. Suotuisat tulokset saavutetaan, kun pituus b on suunnilleen kolme-kuusinkertainen hoikin 41 sisähälkai-sijaan verrattuna.

0 79153

Kuvasta 3 poiketen voidaan menetellä kuvan 4 mukaan, että holk-ki 41’ on heikosti di ffusöörimäis esti levennetty, niin että asteittainen poikkileikkauksen kevennys hoikin päässä melkein tai täysin vältetään.

Kuvassa 5 esitetty turbulenssiputki 50 on kokoonpantu kolmesta putkiosasta 53, 54 ja 55. Täällä on siten kaksi vaiheittaista poikkipinnan kavennusta 5G ja 57.

Kuten DE-AS 2 039 293:sta on tunnettu, voivat turbulenssiputket 20; 30; 40; 50 (ulosvirtauspäähän päin) muuttua poikkipinnaltaan pyöreästä monikulmaiseksi. Tässä tapauksessa on täysin mahdollista järjestää vaiheittainen poikkipinnan kavennus siirtymäaluee1-la monikulmiomuotoon, erikoisesti kuvien 2 tai 5 mukaisissa toteutuksissa .

Claims (11)

1. Massansyöttö paperikoneelle, kartonkikoneelle tai vastaaville, seuraavin tunnusmerkein: a) yli koneen leveyden ulottuva tulokanava (19) kuitulietteelle on koneen leveydelle ulottuvasti jaetun putkimaisista kanavista (20) muodostetun nipun välityksellä, mitkä kanavat ovat suunnilleen koneen pituussuunnassa, yhdistetty koneen-levyiseen ulosmenosuuttimeen (12); b) jokainen putkimainen kanava (20) laajenee välittömästi ennen liittymistä ulosmenosuuttimeen diffusöörin (27) muotoisena; c) tunnettu siitä, että jokaisessa kanavassa (20) on ennen liittymistä ulosmenosuuttimeen (12) kanavaosa (25;35; 41;41';54/55), minkä sisähalkaisija on pienennetty, jolloin sisääntulo tähän kanavaosaan on muotoiltu vaiheittaiseksi poikkipinnan kavennukseksi (26;36;46;56/57).

2. Vaatimuksen 1 mukainen massansyöttö, tunnettu siitä, että jokainen putkimainen kanava (20) on suorassa suunnassa.

: 3. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen massansyöttö, tunnettu siitä, että virtaussuunnassa vaiheittaisen poikkipinnan kaven-nuksen (26) jälkeen seuraa poikkipinnan laajennus, millä on : jatkuvan diffusöörin (27) muoto.

4. Vaatimuksen 3 mukainen massansyöttö, tunnettu siitä, että jatkuva diffusööri (35;55) seuraa välittömästi vaiheittaisen poikkipinnan kavennuksen (36;57) jälkeen.

’·’ ‘ 5. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen massansyöttö, tunnettu siitä, että vaiheittainen poikkipinnankavennus (36;57) on jat-i kuvan diffusöörimäisen laajennuksen alueella (kuva 2 tai 5).

6. Yhden vaatimuksen 1-5 mukainen massansyöttö, tunnettu • siitä, että määrätylle etäisyydelle (virtaussuunnassa) ennen vaiheittaista poikkipinnan kavennusta (57) on sijoitettu lisäksi vaiheittainen poikkipinnan kavennus (56) (kuva 5). 79153 10

7. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen massansyöttö, tunnettu siitä, että jokaisella kavennetulla kanavaosalla (41) on sen koko pituudelta (b) tasainen sisähalkaisija, jolloin ulosmeno tästä kanavasta on muodostettu vaiheittaiseksi poikkipinnan laajennukseksi ja pituus (b) on noin kolme-kuusi kertaa sisähalkaisi ja (kuva 3).

8. Vaatimuksen 7 mukainen massansyöttö, tunnettu siitä, että kavennettu kanavaosa (41) on sijoitettu välittömästi ennen poikkipinnan laajennusta, mikä on jatkuvan diffusöörin muotoinen .

9. Yhden vaatimuksen 1-8 mukainen massansyöttö, tunnettu siitä, että jokaiseen kanavaosaan on muodostettu kavennettu sisähalkaisija putkenmuotoisen kanavan (40) sisään pannulla hoikilla (41;41 *) (kuva 3 tai 4).

10. Yhden vaatimuksen 1-5 mukainen massansyöttö, tunnet-t u siitä, että vaiheittainen poikkipinnan kavennus (kavennuk-set) (26;36) on tai ovat muodostetut pistämällä toistensa si- ' sään vähintäin kaksi putkikappaletta (24/25;34/35;53/54/55) (kuvat 1, 2 tai 5).

. : 11. Yhden vaatimuksen 1-7 mukainen massansyöttö, tunnet- t u siitä, että vaiheittaisessa poikkipinnan kavennuksessa (26;36) kanavan sisäinen poikkipinta pienenee 30-70%. Il 79153 11