FI80089B - Virabordselement. - Google Patents

Description

1 80089

Viirapöytäelementti - Virabordselement Tämän keksinnön kohteena on viirapöytä paperikoneita varten ja lähemmin määriteltynä sellainen viirapöytä, joka vähentää höy-tälemuodostusta massassa, jota käytetään paperin valmistukseen.

Kun aloitettiin valmistaa paperia käsin, ammennettiin paperimassaa säiliöstä kehilön avulla, jota ravistettiin sitten useita kertoja, jolloin vesi virtasi kehilöstä pois. Se paperiarkki, joka tällöin muodostui, oli hyvin homogeeninen. Paperin valmistaja, joka nykyään käyttää automatisoituja koneva-rusteita, pyrkii siihen, että saadut paperiarkit tulevat olemaan tasaisia yhtenäisyydeltään, mutta useimmilta arkeilta, jotka valmistetaan automaattisilla laitteistoilla, puuttuu yhtenäisyys. Viime aikoina tutkimukst ovat osoittaneet, että eräs syy yhtenäisyyden tähän puutteeseen on, että höytälemuo-dostusta massassa ei tapahdu ainoastaan perälaatikossa, vaan myöskin sinä verraten lyhyenä aikana, jonka paperimassa on viiralla muodostuksen alaisena ja myöskin ennen muodostusta. Tätä höytälemuodostusta on voitu jonkin verran vähentää käyttämällä yhdensuuntaisia valsseja perälaatikon sisällä ja poikittaisia täristyslaitteita, jotka on sijoitettu muodostusvii-ran alle. Kuitenkin on osoittautunut, että kun viiran nopeus kasvaa, nämä menettelyt tulevat vähemmän tehokkaiksi. Vaikuttaa siltä kuin työntekijän täristykset levittäisivät massa-virtausta siten, että siihen aiheutetaan yhdistelmäleikkaus-voimia ja että korkealaatuisen paperin tuottamiseksi suurilla nopeuksilla täytyy olla uusia elimiä kohoumien poistamiseksi suurilla nopeuksilla.

Monia menettelyjä on ehdotettu höytäleiden hajottamiseksi, jotka ovat erottuneet tai muodostuneet muodostusviiralle pyör-teilyn paperimassaan kehittymisen vaikutuksesta. Niinpä US-patenttijulkaisussa 3 573 159 ja 3 874 998 ehdotetaan viira-pöytää poikittaisine kanavineen aaltojen muodostamiseksi, jot- 2 80089 ka ulottuvat poikittain viiran yli. Kuitenkin myöskin nämä menettelyt ovat osoittautuneet riittämättömiksi.

Äskettäin Otto J. Kallmes ja Manuel Perez ovat ehdottaneet aaltojen perättäistä kehitystä ja hävittämistä, jotka ulottuvat muodostusviiran pituussuuntaan tehokkaana höytäleiden ha-jotuskeinona nopeakäyntisiä paperikoneita varten. Tämän tyyppinen vaikutus aikaansaa massan verraten suuria poikittaisia liikkeitä muodostusprosessin aikana poikittaisten työntövoimien ansiosta, jotka siten hajottavat höytäleet tai ja/tai rajoittavat niiden massaan muodostumista. Kallmesin ja Perezin työn tulokset on esitetty Papermakers Conferencessa 1982 ja Tappi on julkaissut ne.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada viirapöytä elementteineen, jotka kehittävät pitkittäisiä aaltoja paperikoneen muodostusviiralla olevaan paperimassaan.

Keksinnön toisena tarkoituksena on aikaansaada viirapöytä elementteineen, jotka ovat muodoltaan verraten yksinkertaisia ja sen vuoksi helpot valmistaa.

Keksinnön muut tarkoitukset ja edut käyvät selville seuraavas-ta selityksestä.

Keksinnön mukaan muodostetaan aaltoja muodostusviiralla olevaan massaan, jotka tunnetaan pitkittäisistä harjoista ja aallonpohjista, sovittamalla useita viirapöytäelementtejä viiran alle, jolloin jokaisessa tällaisessa elementissä ylävirran puolella on poikittainen reuna, jossa on lukuisia erillisiä viiran suuntaisia uurteita. Kun viiraa ja massaa siirretään poikittain jokaisen pöytäelementin yli, vesi saa pyrkimyksen virrata viiran läpi ja pakotetaan takaisin massaan näiden uurteiden kautta.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa, viitaten oheisiin 3 80089 piirustuksiin, joissa kuviot 1 ja la esittävät tämän keksinnön mukaista paperikonetta ja kuvio 2 esittää päältä nähtynä vii-rapöytäelementtejä. Kuvio 3 esittää päältä nähtynä viirapöytä-elementtejä, joilla on muutettu järjestys ja kuviot 4a ja 4b havainnollistavat poikkileikkauksina kuvioiden 2 ja 3 mukaisten viirapöytäelementtien vaikutusta. Kuviot 5a, 5b ja 5c esittävät kuvion 2 mukaisten viirapöytäelementtien yksityiskohtia ja kuviot 6a, 6b ja 6c esittävät viirapöytäelementtien toista sovellutusmuotoa, kuviot 7a, 7b ja 7c esittävät viirapöytäelementtien kolmatta sovellutusmuotoa. Kuviot 8a, 8b ja 8c esittävät viirapöytäelementtien neljättä sovellutusmuotoa. Kuviot 9a, 9b ja 9c esittävät viirapöytäelementtien viidettä sovellutusmuotoa ja kuviot 10a, 10b ja 10c esittävät viirapöytäelementtien kuudetta sovellutusmuotoa.

Havainnollistamistarkoituksessa keksintöä tullaan selostamaan seuraavassa, viitaten tasoviirakoneeseen. Kuten kuvioissa 1 ja la esitetään, tällainen kone käsittää perälaatikon 10, muodos-tusviiran 12 sekä rinta- ja huopautustelat 14 ja 16. Muodos-tusviira on yhtäjaksoinen ja kulkee rintatelan ja huopautus-telan välillä. Massaa syötetään perälaatikosta viiran yläpinnalle 18. Välittömästi perälaatikon jälkeen viira kulkee vii-rapöydän yli, joka koostuu useista elementeistä 22, 24, 26 ja 28. Tämän vaiheen aikana poistuu tietty määrä vettä massasta ja sen kuidut laskeutuvat ohueksi, märäksi rainaksi 20 ja päättävät paperin muodostuksen. Viirapöydän yli kuljettuaan raina syötetään toisten erilaisten vedenpoistolaitteiden, esimerkiksi kalvojen ja tyhjölaatikoiden yli. Nämä laitteet ovat yleisesti tunnetut, eikä niitä sen vuoksi selitetä tässä lähemmin. Huopautustelan 16 kohdalla raina 20 poistetaan viiralta ja johdetaan puristus- ja kuivausosastoihin. Telat 30 palauttavat muodostusviiran rintatelalle 14.

Seuraavassa selitetään viirapöytäelementtejä 22 - 28 yksityiskohtaisemmin. Huomautettakoon, että vaikka piirustuksissa esitetään neljä viirapöytäelementtiä, tämä keksintö ei ole rajoi- 4 80089 tettu ainoastaan neljään elementtiin, vaan on sovellettavissa mihin tahansa lukumäärään tällaisia elementtejä.

Kuten kuviosta 2 käy selville, viirapöytäelementit 22, 24, 26 ja 28 on sovitettu poikittain viirapöydän liikesuuntaan nähden, joka ilmaistaan nuolella. Jokaisessa elementissä on etumainen eli ylävirran puoleinen reuna 32, joka on varustettu lukuisilla lovilla tai uurteilla 34. Nämä uurteet sopivimmin on tehty yhtäsuurten keskinäisten välien päähän jokaisen pöydän pituussuunnassa. Kun viira syötetään perälaatikosta eteenpäin, vettä valuu massasta viiran läpi ja puristuu uurteista ylöspäin takaisin massaan pitkittäisten aaltojen muodostamiseksi siihen. Poikkileikkaus jonkin verran alavirtaan urista, esim. viivaa X-X pitkin kuviossa 2, osoittaa useita aaltoja (katso kuvio 4a), jotka koostuvat harjoista 36 ja aallonpohjista 38. Jokainen harja vastaa uurretta 34. Viirapöytäelemen-tit voivat olla suunnattu siten, että jokaisen pöydän uurteet tulevat sijaitsemaan kohdakkain toistensa kanssa, esim. kahta ajateltua viivaa A ja B pitkin, jotka vedetään pituussuuntaan ja kulkisivat elementtien jokaisen vast, uurteen 34 kautta. Tämä sovitus tuottaa selvät ja hyvin määritetyt harjat ja aallonpohjat, koska kun massasta poistuu jännitys kulkiessaan elementtien välillä, se puristuu jälleen ylöspäin uurteista seuraavissa viiraelementeissä. Pitkittäisten aaltojen tämä kehittäminen ja palautusvahvistus aiheuttaaa massaan poikittaisen työntövoiman, joka antaa tulokseksi massakuitujen poikittaisen siirtymisen tai kulun, mikä hajottaa höytäleet.

Edellä mainittu poikittainen työntövoima kasvaa, jos jokainen perättäinen elementtivaihe siirtää aaltoja poikittaissuunnassa lähinnä niiden vahvistamisen sijasta. Tämä saavutetaan asentamalla toinen ja neljäs viirapöytäelementti siten, että niiden uurteet tulevat sijaitsemaan ensimmäisen ja kolmannen elementin uurteiden välissä, kuten esitetään kuviossa 3.

Kuvion 3 mukaan elementtien 22 ja 26 uurteet on tehty ajatel- 5 80089 tua viivaa, esim. A pitkin, samalla kun elementtien 24 ja 28 uurteet on tehty ajateltua viivaa C pitkin. Tämän sovituksen vaikutus havainnollistetaan kuvioissa 4a ja 4b, jolloin kuvio 4a esittää aaltojen profiilia viivaa X-X pitkin kuviossa 3 vähän alavirtaan elementin 22 uurteista, samalla kun kuvio 4b esittää aaltojen profiilia viivaa Y-Y pitkin alavirtaan elementin 24 uurteista.

Kuvioiden 4a ja 4b välinen vertailu osoittaa, että siirtyminen 180 astetta tapahtuu viivojen X-X ja Y-Y välillä, niin että harjat kuviossa 4a tulevat vastaamaan aallonpohjia kuviossa 4b ja päinvastoin. Tämä ilmiö tapahtuu luonnollisesti ainoastaan, jos niitä kuituja, jotka muodostavat harjat kuviossa 4a, esim. harjat A ja B, siirretään sivuttain niissä suunnissa, jotka osoitetaan nuolilla, kuvion 4b mukaan harjojen C ja aallonpohjien A ja B muodostamiseksi. Menettely toistetaan jokaisen perättäisen pöytäelementin välillä ja tämä aiheuttaa paperimassan kuitujen nopean poikittaisen liikkeen ja seurauksena höy-täleiden hajoamisen.

Ne uurteet, jotka tarvitaan aikaansaamaan edellä esitetyt toiminnat, voivat olla muodoltaan monenlaiset. Muutamia näistä muodoista esitetään kuvioissa 5 - 10 ja selitetään seuraa-vassa.

Kuviossa 5 on esitetty viirapöytäelementin perusmuoto, jolla on suunnikkaan muotoinen poikkileikkaus yläsivuineen 42, joka on varustettu etureunalla 32, joka sijaitsee enemmän ylävirtaan etureunasta 46 kuin alapinta 44. Tämä muoto soveltuu hyvin johtamaan tietyn määrän vettä viirasta pois, kun se liukuu yläsi-vun 42 päällä. Uurteet 34 on muodostettu leikkaamalla pyramidin muotoisia kappaleita pöydästä. Siten tyypillisessä uurteessa on kaksi tasomaista pintaa 48 ja 50, jotka muodostavat kulman keskenään ja yläsivun 42 kanssa. Tässä erityisessä sovellutusmuo-dossa jokaisella uurteella 34 on kolmikulmaisen ojan muoto, joka kapenee koneessa alavirran suunnassa kohtaan 52, joka si- 6 80089 jaitsee pinnalla 42. Kun tasoviirakoneessa käytetään kuvion 5 mukaista viirapöytäelementtiä, tämä johtaa tietyn määrän vettä, joka virtaa viiran läpi ia siitä pois niiden uurteiden aiheuttamine poikkeuksineen, joihin vesi ohjataan ja joissa se pakotetaan takaisin viiran läpi ojien välityksellä, edellä kuvattujen pitkittäisten aaltojen muodostamiseksi. Uurteiden suhteellista pituutta, leveyttä ja syvyyttä sekä niiden välistä väliä voidaan vaihdella viiran nopeutta ja massan konsistenssia sekä lopputuotteen haluttua viimeistelyä vastaavasti.

Tapa pitkittäisten aaltojen muodostamiseksi, joka edellä on selitetty viitaten kuvion 5 mukaisiin sovellutusmuotoihin, soveltuu hyvin muillekin sovellutusmuodoille, joita selitetään seu-raavassa, mikäli muuten ei ilmoiteta.

Uurteen toinen sovellutusmuoto esitetään kuviossa 6. Tässä so-vellutusmuodossa uurre on aikaansaatu leikkaamalla kiila viira-pöytään. Uurteessa on siten kaksi sivuseinää 54, 56, jotka ovat pääasiallisesti kohtisuorat yläsivua 42 vastaan ja muodostavat kulman keskenään kärjen 58 aikaansaamiseksi. Uurteen pohja 60 on pääasiallisesti yhdensuuntainen yläsivun 42 kanssa. Tässä sovellutusmuodossa pakotetaan vettä uudelleen ylöspäin, kun sivuseinät lähenevät toisiaan alavirran suunnassa.

Kuvio 7 esittää toista sovellutusmuotoa, jossa jokainen uurre käsittää suorakulmaisen kaukalon, jossa on sivuseinät 70, 72 ja päätyseinä 74 sekä pohja 76. Seinät 70, 72 ovat keskenään yhdensuuntaiset ja kohtisuorat yläsivua 42 vastaan, samalla kun päätyseinä 74 on kohtisuora molempia sivuseiniä ja yläsivua vastaan. Pohja on yhdensuuntainen yläsivun kanssa. Tämä sovellutusmuoto toimii samalla tavalla kuin kuvion 5 mukainen pyramidin muotoinen uurre.

Kuvion 8 mukainen sovellutusmuoto muistuttaa kuvion 5 mukaista pyramidin muotoista uurretta sillä poikkeuksella, että uurteen muodostaa yksi ainoa kaareva pinta, joka on valmistettu leik- 7 80069 kaarnalla pois ympyrän osa, joka on kohtisuora yläsivua 42 vastaan pienenevine leveyksineen sitä mukaa kun uurre ulottuu poispäin etureunasta 32 ja päättyy kohtaan 80. Sopivimmin kaareva pinta on lieriömäinen.

Kuvioiden 9 ja 10 mukaisissa sovellutusmuodoissa aallot tuotetaan viirasta tulevan veden erotetuilla virtauksilla, joka vesi sitten painetaan takaisin viiraan 12. Kuvion 10 mukaan uurteet on muodostettu etusivun 84 läpi ja yhdensuuntaisesti yläsivun 42 kanssa kulkevien suorakulmaisten reikien 82 ja toisten reikien 86 välityksellä, jotka on porattu kohtisuorasti yläsivun 42 läpi kohtaamaan suorakulmaiset reiät. Sopivimmin etusivuun 84 on muotoiltu reunus 88, niin että kun vesi virtaa viirasta etusivun kautta, reunus ohjaa sen reikään 82 ja siitä takaisin viiraan reiän 86 kautta. Koko tämä ilmiö tapahtuu luonnollisesti ainoastaan silloin, kun viiraa syötetään riittävän nopeasti, niin että vesi säilyttää jonkin verran pitkittäismomentistaan virtauksen aikana.

Kuvio 10 esittää kuvion 9 mukaisen laitteen yksinkertaistettua sovellutusmuotoa. Tässä sovellutusmuodossa kahden reiän sijasta ainoastaan yksi reikä 90 on porattu etusivun 92 ja yläsivun 42 välille. Reunus 94 on sovitettu ohjaamaan virtaavaa vettä takaisin viiraan reiän 90 kautta.

Pääpiirteittäin tällä keksinnöllä on aikaansaatu viirapöytä, jossa on uurteet pitkittäisten aaltojen tuottamiseksi ja uudelleen tuottamiseksi paperimassan läpi, jota syötetään perälaati-kosta muodostusviiralle. Aallot kehittävät poikittaisia työntövoimia paperimassaan ja aikaansaavat siinä olevien höytäleiden hajoamisen.

On selvää, että edellä selitettyjen sovellutusmuotojen lisäksi muutkin sovellutusmuodot ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (12)

1. Laite yhtämittaisesti toimivissa paperikoneissa, jotka on varustettu muodostusviiralla (12), jota syötetään jatkuvana *: silmukkana, elimellä (10) paperimassan syöttämiseksi alas muo- dostusviiralle (12), joka paperimassa koostuu osasista tai kuiduista suspensiona, tunnettu viirapöytäelementeistä (22, 24, 26, 28), jotka on sijoitettu poikkisuuntaan ja perät-täisesti viiran alle, minkä lisäksi jokaisessa tällaisessa vii-rapöytäelementissä on etureuna (32), jossa on uurteet (34) aaltojen paperimassaan aikaansaamiseksi, jotka on suunnattu pituussuunnassa yhdensuuntaisesti viiran liikesuunnan kanssa, niin että poikittaiset työntövoimat, jotka aallot kehittävät, hajottavat paperimassaan mahdollisesti muodostuvat höytäleet.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että jokaisen elementin uurteet on sijoitettu linjaan aaltojen vahvistamiseksi. »

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että uurteet (34) on pidennetty viiran (12) liikesuunnassa ja että jokainen uurre alkaa etureunasta ja ulottuu kysymyksessä olevan elementin yläsivun yli.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että lähellä olevan viiran uurteet sijaitsevat siirrettynä aaltojen poikkisuunnassa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että jokainen uurre on pidennetty viiran liikesuunnassa ja että jokainen uurre alkaa kysymyksessä olevasta etureunasta ja ulottuu kysymyksessä olevan elementin yläsivulle.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, t u n - A n e t t u yläsivusta, pöhjapinnasta ja etusivusta, joka muodostaa etureunan yläsivun kanssa, minkä lisäksi jokainen uurre 9 80089 ulottuu poikkisuunnassa yläsivua kohti, alkaen etureunasta.

7. Patenttivaatimuksen 3, 5 tai 6 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että jokaisella uurteella on poikkileikkaus, joka pienenee sitä mukaa kun kysymyksessä oleva uurre ulottuu poispäin etureunasta.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että poikkileikkaus on kolmiomainen kärkineen, joka on käännetty pois yläsivusta.

8 80089

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että poikkileikkaus on soikea.

10. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että poikkileikkaus on suorakulmainen.

11. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että jokainen uurre käsittää ensimmäisen reiän, joka on porattu etusivun läpi pääasiallisesti yhdensuuntaisesti yläsivun kanssa ja toisen reiän, joka on porattu yläsivun läpi, ensimmäisen reiän kohtaamiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että jokainen uurre käsittää yhden reiän, joka on porattu yläsivun ja etureunan välille. ίο 80089