FI82872B - Anlaeggning foer upphettning av ban- eller skivformigt dielektriskt material eller foer saenkning av dess fukthalt. - Google Patents

Description

82872

Laitteisto rainamaisen tai levymäisen dielektrisen aineen kuumentamiseksi tai sen kosteuspitoisuuden alentamiseksi

Keksinnön kohteena on laitteisto, jolla rainamaisen tai levymäisen dielektrisen aineen lämpötilaa saadaan nostetuksi, tai sen kosteutta saadaan alennetuksi käyttämällä hyväksi suurtaajuskuumennusta. Erityisesti kosteuden alentamisessa on suurtaajuuskuumennus osoittautunut edulliseksi sikäli, että sen kuivausvaikutus kohdistuu nimenomaisesti aineen kosteampiin kohtiin. Tuloksena saadaan keskikosteuden aleneminen ja kosteusja-kautuman tasoittuminen kuivauksen alaisessa tuotteessa. Varsinkin vaneriviilujen tavanomaisessa kuivauksessa on tasaisen loppukosteuden aikaansaaminen osoittautunut ongelmalliseksi johtuen viilujen suuresta alkukosteus-vaihtelusta.

Keksintö onkin tarkoitettu ensijaisesti käytettäväksi vaneriviilujen kuivauslaiteistoissa, joissa kuivattavaa viilua kuljetetaan oleellisesi vaakasuoraa rataa pitkin, jonka muodostavat peräkkäisten telaparien nipit. Telojen välillä viilu on kuuman ilmavirtauksen huuhte-luvaikutuksen alaisena. Telaparien tehtävänä on ensinnäkin kuljettaa viilua, mutta toisaalta rajoittaa viilun kupruilua kuivumisen aikana. Muina soveltuvina käyttökohteina voidaan mainita myös kuitulevyn karkaisu tai muoviaineiden kuumentaminen muotoilua varten. Jatkossa selvitetään keksintöä sen viilukuivaussovellutuk-seen liittyvänä.

Viilunkuivauslaitteistoissa, joissa kuivattava ainesra-ta on suoranaisesti tai pinnoitteen välityksellä kosketuksessa rainan kulkusuuntaan nähden poikittaisten telojen kanssa, on tunnettua johtaa ainakin joihinkin teloihin suurtaajuusenergiaa. Tällöin suuntautuu kahden erimerkkisen telan välinen sähkömagneettinen kenttä 2 82872 suurelta osin telojen välillä olevaan dielektriseen viiluun, ja aikaansaa siinä olevan veden kuumenemista ja höyrystymistä. Ongelmana näissä laitteistoissa on ollut energian siirto pyöriville teloille, sillä galvaaniseen kosketukseen perustuvissa siirtoelimissä esiintyy kipinöintiä, ja elimet ovat alttiita likaantumiselle ja kulumiselle.

Oleellinen parannus mainittuun energian siirto-ongelmaan on esitetty saksalaisessa hakemusjulkaisussa no 1 961 208, jossa energian siirto on toteutettu kapasi-tiivisesti. Siirtoelimenä toimiva kondensaattori on toteutettu levy- tai sylinterikondensaattorina, jonka luovuttava levy on kiinteä, ja vastaanottava levy on telan mukana pyörivä. Vastaanottavaan levyyn on yhdistetty telan ytimen muodostava akseli.

Mainittu toteutus on perusperiaatteeltaan terve, joskin sen laitteistototeutukseen liittyy puutteita. Telan päähän sijoitettu siirtokondensaattori on tehtävä mi-töiltään telan halkaisijaan nähden oleellisen suureksi riittävän siirtokapasiteetin takaamiseksi, mikä seikka on varsin haitallinen muutoin kompakteiksi rakennetuissa kuivureissa. Edelleen on kondensaattori sijaintinsa puolesta altis likaantumiselle, ja siitä seurauksena olevalle kipinöinnille.

Toinen oleellinen puute mainitussa laitteistossa on vaihtojännitteen muodostamien seisovien aaltojen aikaansaama jännitteen nousu etäisyyden kasvaessa virran syöttöpisteestä. Jännitteen kasvu aiheuttaa puolestaan tehonsiirron kasvun, jolloin telasta välittyy erilainen energia kuivattavaan tuotteeseen riippuen siirtokohdan etäisyydestä virran syöttöpisteeseen. Tämän tunnetun rakenteen kuvauksen yhteydessä ei ole ehdotettu minkäänlaisia toimenpiteitä kyseisen jännitenousun vaimen 3 82872 tamiseksi, mikä merkitsee sitä, että telan käyttökelpoiseksi pituudeksi muodostuu viilunkuivaussovellutuk-sessa 13 MHz:n syöttöjännitettä käytettäessä korkeintaan noin 1 m. Suuremmalla, 27 MHz:n taajuudella käyttökelpoinen pituus putoaa vieläkin pienemmäksi, eli on noin 0,5 m.

Edellämainittuun tehonsiirtopinnan ongelmaan, samoinkuin mahdollisuuksiin jännitekasvun kompensoimiseksi, on aikaansaatu keksinnön mukaisesti oleellinen parannus rakenneratkaisulla, jolle on tunnusomaista, että energia on järjestetty siirrettäväksi sitä vastaanottavan telan vaipalle siten, että telan vaippa toimii siirto-kondensaattorin vastaanottavana pintana. Kondensaattorin luovuttava pinta voidaan tällöin järjestää joko telan ulkopuolelle, välyksellä telasegmenttiä ympäröivänä kouruna, tai telan sisälle sijoitettuna sauvana. Ulkopuolisen kourun asemasta voidaan käyttää myös telaa välyksellä tangeeraavaa levyelementtiä. Tässä yhteydessä tarkoitetaan levyllä umpinaisen levyn lisäksi lanka-kudosta samoinkuin rei'itettyä levyä.

Keksintöä selvitetään oheisen kaaviomaisen esimerkki-piirustuksen avulla, jossa

Kuva 1 esittää keksinnön yhtä sovellutusta,

Kuva 2 esittää keksinnön toista sovellutusta,

Kuva 3 esittää kuvion 1 mukaista sovellutusta päältä nähtynä, ja

Kuva 4 esittää kuvion 2 mukaista sovellutusta päältä nähtynä.

4 82872

Piirustuskuvassa 1 on esitetty osa vaneriviilun 1 jatkuvatoimista kuivauslaitteistoa, jossa viilu johdetaan peräkkäisten telaparien 2,3; 4,5 ja 6,7 muodostamien nippien kautta. Esitetyssä suoritusmuodossa ovat tela-parien ylemmät telat yhdistetty suurtaajuusgeneraatto-riin 11, vuorotellen generaattorin eri napoihin. Tällöin muodostaa teloille johdettu suurtaajuuksinen vaihtojännite vierekkäisten telaparien välille sähkömagneettiset kentät 15 ja 16, jotka ilman ja vastaavasti viilun dielektrisyyseroista johtuen suuntautuvat pääosin viiluun. Viilussa tämä sähkömagneettinen kenttä kohdistuu sen kosteisiin kohtiin dielektrisyyserojen vuoksi. Kenttä aikaansaa veden kuumenemisen ja sitäkautta sen höyrystymisen.

Suurtaajuusenergian johtamiseksi teloille 2, 4 ja 6 on osa telojen yläosasta ympäröity ilmavälin 12, 13 ja 14 etäisyydellä olevalla, sähköä johtavasta, ei ferriit-tisestä materiaalista valmistetulla kourulla 8, 9 ja 10. Kunkin telan 2, 4 ja 6 sähköä johtavasta, ei ferriittisestä materiaalista valmistettu vaippa toimii kourusta ja telasta muodostuvan siirtokondensaattorin vastaanottavana pintana.

Kourujen 8, 9 ja 10 mitoituksessa teloihin 2, 4 ja 6 nähden on huomioitava ensinnäkin riittävän tehonsiirto-pinnan muodostuminen. Tehonsiirtopintaan voidaan vaikuttaa kourujen ulottumalla telojen ympäri sekä kourujen ulottumalla telojen pituudelle. Ulottumalla telojen pituudelle on oma vaikutuksensa myös tehonsiirron jakautumaan telan pituudella, johon seikkaan palataan myöhemmin. Mikäli kourujen mitoitusta tarkastellaan pelkästään riittävän tehonsiirron kannalta, on edellämainitussa "kourun" rajatapauksessa, jossa siirtokondensaattorin luovuttavan pinnan muodostaa telaa välyksellä tangeeraava levy, tämän levyn ulotuttava oleelli 5 82872 selle osalle telan pituutta, esimerkiksi noin 2/3 osalle telan pituudesta.

Kuvion 1 mukainen laitteisto voitaitiin toteuttaa periaatteessa myös siten, että siirtokondensaattorin luovuttavan pinnan muodostava kouru ympäröisi telaparin alempaa telaa, tai vaihtoehtoisesti telaparin molempia teloja, mutta ylössuin olevan kourun osalta olisivat likaantumisongelmat luonnollisesti vaikeammat kuin kuviossa 1 esitetyssä toteutuksessa.

Kuviossa 2 on esitetty muutoin vastaavanlainen laitteisto kuin kuviossa 1, mutta kunkin siirtokondensaat-torin luovuttava pinta on muodostettu sauvaelektrodina 17, 18, 19, 20, 21 ja 22, jotka on sijoitettu telojen sisään. Energian syöttö voisi tässä toteutuksessa olla kuviota 1 vastaava sikäli, että syöttö olisi järjestetty vain telaparin toiselle telalle. Tässä tapauksessa se voisi olla jompi kumpi telaparin teloista, esimerkiksi vuorotellen ylä-, vastaavasti alatela, koska likaantumisongelmia ei esiinny.

Esitetyistä toteutuksista poiketen voi telasto olla keksinnön puitteissa toteutettu telaparien sijasta vain yhdellä telalla kussakin kohdassa, esimerkiksi vain viilumattoa kannattavana alatelana.

Kuvion 1 mukainen toteutusmuoto antaa lisäksi erään varsin edullisen muuntelumahdollisuuden aikaisempiin kuivauslaitteistoihin nähden. Energia syötetään tarkoituksenmukaisuussyistä kuhunkin siirtokondensaat-toriin oleellisesti telan jommasta kummasta päästä. Tällä energialla on kuitenkin taipumus voimistua suhteellisen nopeasti siirtomatkan kasvaessa jaksoluvusta riippuvien seisovien aaltojen muodostuksesta johtuen. Tällöin välittyy telan toisesta päästä suurempi ener 6 82872 giamäärä kuin päästä, johon syöttöjohdin on liitetty. Ongelma on tosin puolitettavissa järjestämällä syöttö telan kumpaankin päähän, mutta tästä huolimatta se on yhä merkittävä leveämmillä kuivauslaitteistoilla, joissa telan pituus voi olla esimerkiksi noin 5 m.

Mikäli vaihtojännitteen syöttö toteutettaisiin kuvion 1 mukaisessa laitteistossa vain telan toisesta päästä, on viilun kuivauksessa täysin mahdollinen sellainen käyttötilanne, missä 5 kV:n syöttöjännite nousee telan pituuden (kuivurin leveyden) mukaan syöttöpisteestä seuraavasti: lm, n. 23 kV; 2m, n. 42 kV; 3m, n. 58 kV; 4m, n. 66 kV; 5m, n. 70 kV.

Jännitteen nousuongelma on ratkaistavissa kuitenkin yhdistämällä vierekkäiset, erimerkkiset siirtokonden-saattorit luovuttavien pintojen osalta induktiivisesti toisiinsa. Yhdistäminen voidaan edellämainitussa esimerkkitapauksessa tehdä esimerkiksi kohdista noin 2m ja 4 m virransyöttökohdasta, jolloin 5 kV:n syöttöjännitte •f nousee yhdistekelojen välillä korkeintaan noin 0,2 kV.

Mainittu kytkentä on esitetty suoritetuksi kuviossa 3 keloilla 23 ja 24.

Eräs mahdollinen toteutus telavaipan ulkopuolelta tapahtuvalle energiansyötölle, jossa jännitteen nousuongelma on kohtuullisesti hallittu, on siirtokondensaatto-rin luovuttavan levyn muodostaminen jaksottain telan pituudelle sijoitetuilla lyhyillä kouruilla. Tällöin voisi tehonsyöttö olla toteutettu telan kummankin pään alueelle sijoitetulla lyhyehköllä kourulla, jonka pituus voisi olla esimerkiksi noin 1/6 - 1/5 telanpituudesta. Tämän lisäksi tulisi telan keskialueelle sijoittaa vastaavanlainen kouruelementti, joka yhdistettäisiin induktiivisesti vierekkäisten telojen vastaaviin kouru-elementteihin.

7 82872

Vaihtoehtoisena toteutuksena tulee kyseeseen erillinen virransyöttö kuhunkin kourujaksoon, mutta tällainen rakenne muodostuu hankalaksi käytännössä toteutettavaksi.

Jännitteen nousun vaikutusta siirtyvään tehoon telan pituuden eri kohdilla voidaan säädellä myös kondensaattorin ilmaväliin vaikuttamalla, mutta ahtaat rakenteet asettavat tälle vaihtoehdolle omat rajoituksensa.

Kuvion 2 mukaisessa toteutuksessa jännitteenkasvun kompensointi on myös mahdollista. Eräs kompensointimahdol-lisuus on edelläviitattu virransyöttö sauvan kumpaankin päähän. Tämä ratkaisu monimutkaistaa kuitenkin laitteistoa. Toinen kompensointitapa on kuvioiden 1 ja 3 mukaista toteutusta vastaava, eli telan sisällä oleva kondensaattorisauva, esimerkiksi sauva 17 yhdistetään vierekkäisten telan kondensaattorisauvaan 19 telan, virransyöttöön nähden, vastakkaisesta päästä induktii-visesti kelalla 25. Näillä toimenpiteillä aikaansaatu parannus ei ulotu kuitenkaan koko telan pituudelle, vaan jännite nousee telan keskiosalla. Tämä ongelma on kuitenkin ratkaistavissa kondensaattorin ilmaväliä kasvattamalla jännitenousun kumoamiseksi, mikä on aikaansaatavissa telan sisällä olevan kondensaattorisauvan poikkileikkausta pienentämällä. Kondensaattorisauvan poikkileikkaus/pituusriippuvuus voidaan määrittää eri käyttökohteiden erityisominaisuuden huomioiden. Jännitteen tasauksen osalta jatkuvasti muuttuva sauvan poikkileikkaus on edullisin, mutta käytännössä myös por-taattaiset muutokset antavat kohtuullisen tuloksen.

Edellämainitussa sovellutuksessa mainitulla 5 m:n pituisella telalla nousisi jännite varsin jyrkästi, mikäli virransyöttö olisi vain toisesta päästä, eikä ilma-väliä muutettaisi telan pituuden mukaan. Esimerkiksi, jos eräällä sovellutuksella jännite syöttöpisteestä

Claims (12)

1. Laitteisto rainamaisen tai levymäisen aineen kuumentamiseksi tai sen kosteuspitoisuuden alentamiseksi, erityisesti puuviilun kosteuspitoisuuden alentamiseksi suurtaajuuskuumennuksella, jossa laitteistossa kuivattava aine (1) johdetaan oleellisesti välittömässä kosketuksessa ainakin kahden peräkkäisen, aineen kulkusuunnassa poikittaisen telan (2-7) kanssa, edullisesti useamman peräkkäisen telaparin muodostavan nipin läpi, joille teloille, tai ainakin kunkin telaparin toiselle telalle johdetaan kapasitiivisesti suurtaajuusenergiaa, 9 82872 tunnettu siitä, että energia on järjestetty siirrettäväksi sitä vastaanottavan telan (2,4,6) vaipalle siten, että telan vaippa toimii siirtokondensaat-torin vastaanottavana pintana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että energia on järjestetty siirrettäväksi sitä vastaanottavalle telalle (2,4,6) telavai-pan ulkopuolelta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että siirtokondensaattorin luovuttava pinta on muodostettu kouruelementiksi (8,9,10), joka ulottuu oleelliselle osalle telan pituutta ja ympäröi välyksellä (12,13,14) sen vaippasegmenttiä.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että siirtokondensaattorin luovuttavana pintana toimiva kouruelementti (8,9,10) on muodostettu telan (2,4,6) pituussuunnassa välitilojen jakamina jaksoina.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että energia on järjestetty siirrettäväksi sitä vastaanottavalle telalle (2,4,6) telavai-pan sisäpuolelta.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että siirtokondensaattorin luovuttava pinta on muodostettu telan sisään sijoitettuna sau-vaelektrodina (17-22).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että sauvaelektrodi (17-22) on ulotettu oleelliselle osalle telan pituutta. 10 82872

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että sauvalektrodi on halkaisijaltaan erisuuri pituutensa eri kohdissa kondensaattorin ilma-välin muuttamiseksi jännitekompensaatiota varten.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että virransyöttö on toteutettu siirtokondensaattorin luovuttavan elektrodin toiseen päähän.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että virransyöttö on toteutettu siirtokondensaattorin luovuttavan elektrodin molempiin päihin.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteisto, sikäli kun se liittyy edellisiin patenttivaatimuksiin 2-6, tunnettu siitä, että virransyöttö on toteutettu lisäksi yhdestä tai useammasta määrävälikohdasta päiden välillä.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 6-9 mukainen laitteisto, t u n n e t u siitä, että vierekkäisten telojen (2,4,6) siirtokondensaattorisauvat ovat yhdiste-tyt induktiivisesti keloilla (25,26) virransyöttöön nähden vastakkaisista päistä.