FI83895B - Foerfarande och anordning vid pressbehandling av en pappersbana. - Google Patents

Description

83895 1 Menetelmä ja laite paperirainan puristuskäsittelyssä Förfarande och anordning vid pressbehandling av en pappersbana 5

Keksinnön kohteena on menetelmä paperin tai kartongin valmistuskoneessa sellaisen sylinterin tai telan ulkopinnan kuumentamiseksi, joka on välit-Ί0 tömässä kosketuksessa mainittua telapintaa vasten puristettavaan rainaan, jota menetelmällä käsitellään, kuten vedennötetään tai kalanteroidaan, jota sylinteri- tai telapintaa kuumennetaan sen vaipan ulkopuolelta induktiivisesti käyttämällä magneettikenttää, jolla aikaansaadaan telan ulkokerroksessa pyörrevirtoihin perustuvaa kuumennusvaikutusta, ja jonka 15 kuumennusvaikutuksen tunkeutumissyvyys kuumennettavan telan radiaali-suunnassa rajoitetaan ulkokerroksen paksuuden ja/tai induktiokuumen-nuksen sähkötaajuuden valinnalla riittävän pieneksi.

Lisäksi keksinnön kohteena on keksinnön mukaisen menetelmän toteuttami-20 seen tarkoitettu paperirainan puristuskäsittelylaite, joka käsittää ulkopinnaltaan kuumennettavan sylinterin tai telan, jonka yhteyteen on muodostettu yksi tai useampia telanippejä ja/tai ns. pitkänippejä, ja jonka sylinterin tai telan yhteyteen on sovitettu yksi tai useampia induktiivisia kuumennuslaitteita, joka kuumentaa ulkopuolisesti sylin-25 terin tai telan ulkokerrosta.

Ennestään tunnetusti paperirainasta saadaan puristamalla poistettua vettä niin, että ralnan kuiva-ainepitoisuus ka 40-45 %. Loput vedestä on ollut pakko poistaa haihduttamalla, mikä kuluttaa energiaa olennaisesti 30 enemmän kuin puristamalla aikaansaatu vedenpoisto massaykslkköä kohti.

Paperirainasta tapahtuvaa vedenpoistoa on ennestään tunnetusti pyritty tehostamaan korottamalla puristukseen menevän rainan ja siinä olevan veden lämpötilaa esim. höyrylaatikoilla ja täten vähentää veden viskosi-35 teettia ja muuttaa rainan elastisia ominaisuuksia siten, että vedenpoisto normaaleissa telanipeissä tai ns. pitkänipeissä tehostuu. Näillä 2 83895 1 keinoin ei ole voitu aina päästä riittävään kuiva-aineen nousuun, vaan merkittävä osa rainan ns. vapaastakin vedestä, joka ei ole vetysidoksin kiinnittynyt kuitumateriaaliin, on ollut pakko poistaa rainasta haihduttamalla.

5

Paperikoneessa käytetään yleisesti ns. suljettuja puristinosia, joissa keskitelan yhteyteen muodostuu yksi tai yleensä useampia puristinnippe-jä. Esimerkki tällaisesta ennestään tunnetusta puristinosasta on hakijan tavaramerkillä "Sym-Press II" markkinoima puristinosa, jonka sileä-jO pintainen keskitela, joka on muita puristinteloja suurempiläpimittainen tela, on tavallisesti tehty kivestä, yleensä graniitista. Graniitti on epähomogeenisena, pienen vetolujuuden omaavana luonnonmateriaalina koneenrakennuksessa varsin ongelmallinen. Jos graniittitelaa haluttaisiin lämmittää, on sen lämpötilasta riippuvat muodonmuutokset epälineaarisia 15 ja vaikeasti ennustettavia. Graniitilla puristintelamaterlaalina on suhteellisen hyvät rainan irrotusominaisuudet, mistä ainakin osittain sen suosio johtuu. Irrotusominaisuuksissa on kuitenkin parantamisen varaa varsinkin valkaisemattomilla paperilaaduilla.

20 Ennestään tunnetusti raina irrotetaan vapaana tukemattomana vetona puristimen mainitun keskitelan pinnalta. Tämä vapaa veto on varsin kriittinen paperikoneen toiminnan kannalta. Ko. vapaassa vedossa käytetään nopeus-eroa, joka venyttää rainaa, mistä on seurauksena tietyt epäkohdat. Lisäksi mainittu vapaa veto muodostaa katkoille alttiin ongelmakohdan 25 paperikoneessa.

Paperikoneiden tuotantonopeuksien kasvaessa on nippipuristuksena suoritettava vedenpoisto muodostunut nopeuden nostamista rajoittavaksi pullonkaulaksi. Tämä johtuu siitä, että telaparin muodostamat puris-30 tinnipit ovat alueeltaan lyhyitä, joten suurilla nopeuksilla rainan viipymäaika näissä puristinnipeissä jää lyhyeksi. Etenkin rainan kuitu-struktuurin virtausvastuksen takia vesi kuitenkin tarvitsee tietyn ajan poistuakseen rainasta telan onslpintaan tai puristinkudokseen.

35 Jos nippipuristimissa vedenpoistotehoa yritetään kasvattaa nippipalnetta lisäämällä, tullaan tietyllä viivapaineella sille rajalle, jossa nippi- 3 83895 1 paineen lisääminen ei enää auta, sillä rainan struktuuri ei enää kestä puristusta.

Ennestään tunnetaan myös ns. kuumapuristusmenetelmiä, joiden osalta vii-5 tataan esimerkkinä US-patenttiin nro 4 324 613, jonka mukaisesti paperi-rainaa puristetaan telanipissä, jossa toinen tela tai sylinteri on pinta-kuumennuksella kuumennettu yli 100°C lämpötilaan. Mainitussa nipissä paperirainan pintavesi saadaan höyrystymään ja paineinen höyry puhaltaa paperin kuidukon välitiloihin puristettua vettä puristinhuopaan. Tällä jQ tunnetulla kuumapuristusmenetelmällä saavutettu kuiva-ainepitoisuus on varsin hyvä, mutta ongelmana on suuren nopeuden koneen lyhyt nippiaika, koska telanipin puristusaika on vain n. 1...3 ms, jolloin höyrystyminen ei ehdi kunnolla käynnistyä, ellei telan lämpötila ole hyvin korkea (luokkaa 500°C). Telan korkeasta lämpötilasta seuraa ongelmia etenkin j5 puristuskudoksen ja telojen kestävyyden suhteen.

Esillä olevan keksinnön menetelmän mukaista puristuskäsittelyä ja puris-tuslaitetta voidaan soveltaa sekä paperi- tai kartonkirainan veden-poistopuristuksessa että rainan kalanteroinnissa ja etenkin ns. gra-20 dienttikalanteroinnissa. Keksinnön kalanterisovellusten osalta viitataan esimerkkeinä hakijan US-patentteihin nrot 4.614.565, 4.631.794 ja 4.653.395.

Esillä olevaa keksintöä sivuavien rainan puristuskäsittelyyn liittyvien 25 hakijan viimeaikaisten keksintöjen osalta viitataan esimerkkeinä FI-hakemuksiin nrot 871870, 870309 ja 874136.

Esillä oleva keksintö liittyy läheisesti myös paperirainan ja puristus-telan induktiiviseen kuumennukseen, johon liittyvien hakijan aikaisempien 30 keksintöjen osalta viitataan FI-patenttihakemuksiin nrot 870308 ja 870309.

Kuten edellä esitetystä selviää, on ennestään tunnettua lämmittää puris-tustelan tai sylinterin pintaa tarkoituksena ns. kuumapuristuksen eli impulssikulvatuksen aikaansaaminen tai rainan irtoamisen aikaansaaminen. 35 Eräs edullinen ennestään tunnettu puristintelan tai kalanteritelan kuumennustapa on ulkopuolinen kosketukseton Induktiivinen kuumennus, * 83895 1 jonka yhteydessä on yleensä käytetty ferromagneettisia telapäällysteitä, vaikka ferromagneettisuus ei Induktiivisessa kuumennuksessa olekaan välttämättömyys, vaan nimenomaan telapinnan sähkönjohtavuus kuumentavien pyörrevirtojen takia.

5

Voidaan todeta, että kuumennettavalta tela- tai sylinteripinnalta vaaditaan useita erilaisia ominaisuuksia, joiden saamista samaan telapintaan ei ole aiemmin tyydyttävästi ratkaistu.

10 Ongelmana on ollut saada aikaan puristustelapinnoite ja sen kuumennus-laitteisto, jolla voitaisiin äkillisesti kuumentaa telapinta esim. noin 350°C:een ja/tai saada aikaan riittävän suuri lämpövirta telasta kuumennettavaan rainaan sekä saavuttaa samalla telapinnalle myös tyydyttävät kulumis-, lämpöshokki- ja rainan irtoamisominaisuudet. Lisäksi ongelmana 15 on puristustelan taipumakompensoinnin mahdollistaminen samassa yhteydessä.

Suurella taajuudella (esim. 25 kHz) toimivat induktiokuumentimet ovat Hyvin kalliita rakentaa niiden vaatiman tehotransistoritekniikan takia.

20 Impulssikuivatus vaatii lämpötelalta noin 0,5 MW/m tehonslirtokyvyn sekä lämpötilaprofiilin säädön. Kuumempia pintoja, kuin mitä prosessin kannalta on välttämätöntä, pitäisi välttää jo palovaarankin takia.

Yleensä ennestään tunnettuna tapana ratkaista em. ongelmia on tuoda 25 kuumaa kaasua puristustelan tai kalanteritelan sisälle. Tällöin telan sisäpinnan lämpötilan tulee olla noin 700°C, jolloin telamateriaalin jäykkyys ei ole enää riittävä, eikä talpumakompensointia pystytä toteuttamaan nykytekniikalla.

30 Jos puristustelaa kuumennetaan ulkopuolelta infrapunalaitteilla tai palo-kaasuilla, se edellyttäisi hyvin korkeita lämpötiloja, jotka aiheuttavat suuria lämpöhäviöitä ja ilmeisen paloriskin. Induktiokuumennus voidaan ennestään tunnetusti kohdistaa myös suoraan tavallisen ferromagneettista materiaalia olevan puristustelan pintaan, mutta tällöin edellytetään 35 korkeampaa taajuutta eli kalliimpaa tekniikkaa.

5 83895 1 Kun edellä on puhuttu puristintelasta tarkoitetaan sillä sekä märkä-puristimen telaa (myös impulssikuivatuksessa käytettyä telaa) että kalanteritelaa ja muuta vastaavaa paperin jälkikäsittelylaitteen telaa.

5 Esillä olevan keksinnön yleistarkoituksena on luoda uusia ratkaisuja edellä kosketeltuihin ongelmiin.

Keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja telalaite, joka on sovellettavissa joko impulssikuivatuksessa tai tavanomaisessa •JO telanipeissa ja/tai pitkänipeissä tapahtuvassa vedenpoistopuristuksessa, rainan irrotuksessa keskitelalta sekä paperirainan kalanteroinnissa.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että mainittuna 15 sylinteri- tai telapintana käytetään sähköä johtavaa keräämiä olevaa verraten ohutta ulkokerrosta, johon mainittu resistiivinen kuumennus-vaikutus keskitetään, ja että ulkokerroksen keraamimateriaali valitaan lisäksi siten, että sylinteri- tai telapinnalle saadaan tarvittavat kestävyysominaisuudet sekä kulutuskestävyys että kuumennusvaikutuksen 20 lämpöshokki huomioonottaen.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, että laite käsittää sellaisen kuumennettavan sylinterin tai telan, jonka sylinterivaippa käsittää pääasiallisesti sähköä johtavaa 25 keräämiä olevan ulkokerroksen.

Sovellettaessa keksintöä impulssikuivatukseen on keksinnön ansiosta lämpö-energia edullisesti kohdistettavissa kuumennussylinterin tai -telan säh-köäjohtavaa keräämiä olevaan verraten ohueen ulkovaippapintaan. Kuumennus-30 syvyys on keraamipinnan paksuuden ja sen alla mahdollisesti olevan eriste-kerroksen ja/tai induktiivisen kuumennuksen taajuuden valintaan perustuvalla tunkeutumissyvyyden asetuksella saatavissa sellaiseksi, että induktiolaitteelle tuotu lämpöenergia ehtii siirtyä nipelssä ralnaan. Keksinnön ansiosta saadaan myös lämpöhäviöt ja tulipaloriskit merkittä-35 västi pienemmiksi kuin esim. infrapunakuumennuksella.

6 83895 1 Keksinnössä telapinnoitteena käytettävä sähköä johtava keraami on valittavissa kestämään lämpöshokit, mekaanisen kulutuksen ja sillä on saatavissa sopiva rainan irtoaminen telaplnnalta, mikä ovat erityisen tärkeää etenkin silloin kun keksintöä sovelletaan vedenpolstopurlstlmissa, 5 joiden keskitelalta raina Irrotetaan vapaana vetona.

Keksinnön menetelmän ja laitteen edut tulevat todennäköisesti parhaiten hyötykäyttöön impulssikuivatuksen yhteydessä, jolloin induktiokuumennuk-sessa voidaan keksinnön ansiosta käyttää verraten pientä taajuutta, 10 esim. n. 300-1000 Hz.

Eräs edullinen keksinnön mukainen laite kuumentaa sähkömagneettisella induktiolla puristustelan pinnan noin 350°C:een, joka pinta siirtää lämmön ralnaan. Kuumennussyvyys määräytyy keksinnössä sovellettavan säh-15 köäjohtavan keraamisen materiaalin kerrospaksuuden mukaiseksi, jolloin kuumennustaajuus on valittavissa vapaammin. Taajuus on kuitenkin sopi-vimmin yli 500 Hz, jotta saavutetaan tasainen kuumennustulos telan pyörimissuunnassa. Puristustelan päällysrakenteessa on tällöin sähköä eristävä kerros sähköäjohtavan keraamisen ulkovaipan alle. Kyseinen sähkö-20 eristekerros on myös lämpöä eristävä, mikä mahdollistaa riittävän pienen lämpövirran telan sisään, jolloin voidaan käyttää talpumakompensoltua telarakennetta. Rainan poikittaisen ominalsuusproflilln säätö voidaan toteuttaa magneettikenttää ohjaavien ferrlittlsydänten etäisyyttä telasta säätämällä (llmavällsäätö).

25

Keksinnössä käytetään puristustelan tai -sylinterin ulkopinnoitteena sellaista sähköä johtavaa keräämiä, jonka ominaisvastus on pienempi -2 -5 kuin 10 JLm, sopivimmin alueella 2-8 JLcm x 10 . Keksinnössä käytetyn keraamin kulutusominaisuudet ovat huomattavasti paremmat kuin rakenne- 30 metellellla, kuten on asianlaita yleensäkin keraamellla. Keraamipinnan lämpöehokin kestävyys on myös metalleja huomattavasti parempi.

Keksinnön mukaisesti voidaan saada aikaan induktlokuumennuejärjestely, jolla on hyvä hyötysuhde ja laitetoteutukset saadaan verraten pieniksi 35 kooltaan ja muutenkin edullisiksi.

7 83895 1 Keksinnön eräs edullinen sovellusmuoto on myös ns. gradientti-kalan-terointi, jonka osalta viitataan hakijan FI-patenttiin 71374 (vast. US-patentti 4,653,395).

5 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirutuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovellusesimerk-keihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole mitenkään ahtaasti rajoitettu.

10 Kuvio 1 esittää kaaviolllsestl ennestään tunnettua suljettua puristin- osaa, jossa on keksinnön menetelmää soveltava lnduktlolalte ja puristimen keskitela.

Kuvio IA esittää suurennetussa mittakaavassa poikkileikkausta keksinnön 15 mukaisella pinnoitteella varustetusta purlstlntelasta ja sen yhteydessä toimivasta magneettlkenkälaitteesta.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaista Induktiokuumennusta ja kuumasyllnteriä soveliettuna lmpulsslkulvatuslaitteesseen.

20

Kuvio 2A esittää purlstuspalnon jakautumaa kuvion 2 mukaisessa laitteessa.

Kuvio 3 esittää kaaviolllsestl keksinnön soveltamiseen tarkoitettua 25 induktlokuumennuslaltetteen periaatetta konesuunnasta nähtynä.

Kuvio 4 esittää kuviota 3 vastaavalla tavalla toista Induktlokuumennus-laitteen periaatteellista ratkaisua.

30 Kuvio 5 esittää lohkokaaviona keksinnön induktiokuumennuslaitteen ensimmäistä toteutuseslmerkklä.

Kuvio 6 esittää graafisesti lnduktlokuumennuskelan tai -kelojen virtaa resonanssissa taajuuden funktiona.

35

Kuvio 7 esittää kuviota 5 vastaavalla tavalla keksinnön toista toteutus-esimerkkiä lohkokaaviona.

S 83895 1 Kuvio 8 esittää keksinnön menetelmän ja laitteen soveltamista gradientti-kalanterlesa.

Kuvio 9 esittää pystypolkklleikkausta keksinnön mukaisesta magneettl-5 kenkälaltteesta ja sen yhteydessä käytetystä mekaanisesta säätölaitteesta, jolla magneettikenkien ilmavälejä ja täten lämmitystehoa on telan aksiaallsuunnassa hallittavissa.

( TM^

Kuvio 1 esittää kaaviollisena sivukuvana hakijan "Sym-Press II" 10 purlstinosaa, jossa on sovellettu keksinnön mukaista menetelmää ja purlstustelaa 10. Aluksi selostetaan keksinnön taustaksi kuviossa 1 esitetyn puristlnoean ennestään tunnettu yleisrakenne. Paperlraina W suotautetaan paperikoneen muodostusvllralla 50, josta raina W Irrotetaan viiran 50 johtotelojen 51 ja 52 välisellä alaviistolla juoksulla lrrotus-15 kohdassa P ja siirretään pick-up-telan 53 imuvyöhykkeellä 53a pick-up-huovalle 55, jonka alapinnalla raina W siirretään ensimmäiseen vettä poistavaan puristlnnippiin N^.

Ensimmäinen nippi Nj muodostuu puristlnimutelan 54 ja onslpinnalla 57 20 varustetun alapuolisen purlstlntelan 56 välille. Nipin kautta kulkee kaksi huopaa, nimittäin johtotelojen 58 ja 59 ohjaama alahuopa 60 ja pick-up-huopa 55, joka toimii ensimmäisessä nlplssä N^ ylähuopana. Ensimmäisen nipin N^ jälkeen raina W seuraa puristinimutelan 54 imu-vyöhykkeen 54a vaikutuksesta ylätelaa 54 siirtyen toiseen vettä pois-25 tavaan puristlnnippiin N^, joka muodostuu em. puristinimutelan 54 ja sileällä pinnalla 10' varustetun tämän keksinnön mukaisen keskitelan 10 välille. Keskitelan halkaisija on olennaisesti suurempi kuin muiden puristintelojen 54,56,61 halkaisijat. Tämän ansiosta keskitelan 10 ympärille mahtuu eri laitteita mm. keksinnön mukainen induktiivinen 30 kuumennuslaite 100. Imutelan 54 imusektorilla 54a on höyrylaatikko 71, joka vaikuttaa rainan W ulkopintaan kohottaen ralnan V ja siinä olevan veden lämpötilaa veden viskositeettia pienentäen.

Toisen nipin olennaisesti keskitelan 10 vastakkaisella puolella on 35 kolmas vettä poistava puristinnippi N^, jonka kautta kulkee puristin-huopa 65 johtotelojen 63 ja 64 ohjaamana. Nipin N^ teloina ovat keski-tela 10 ja onslpinnalla 62 varustettu puristintela 61.

9 83895 1 Keskitelan 10 sileän pinnan 10' adheesio-ominaisuudet ovat sellaiset, että raina toisen nipin jälkeen seuraa keskitelan 10 pintaa 10'. Keskitelan 10 alapuolisella vapaalla sektorilla on kaavarl 69, joka pitää telapinnan 10' puhtaana ja irrottaa hylkyyn menevän paperi-5 rainan telapinnalta 10'. Keskitelan 10 pinnalta 10' raina Irrotetaan irrotuskohdassa R vapaana vetona ja siirretään kuivatusviiralle 70, jonka silmukka on tuotu mahdollisimman pienen välin päähän telan 10 pinnasta 10' johtotelan 66 ohjaamana. Johtotelan 66 jälkeen on kuiva-tueviiran 70 silmukan sisällä lmulaatlkot 67, jotka varmistavat, että 10 raina W tarttuu kulvatusviiraan 70 ja siirtyy luotettavasti kuivatus-osalle, jonka ensimmäistä kuivatussyllnterlä tai vastaavaa lead-in-sy-linteriä on merkitty viitenumerolla 68.

Kuvion 1 mukaisesti on nippien ^ ja välille sijoitettu keksinnön 15 mukainen lnduktlokuumennuslaite 100, joka llmavälln V kautta syöttää magneettikentän avulla kuumennustehoa telan 10 erityiseen keksinnöt! mukaiseen ulkokerrokseen 3. lnduktlokuumennuslaitteen 100 säätö- ja sähkötehonsyöttölaitteita on merkitty kuviossa 1 kaavlollisesti lohkona 110.

20

Lisäksi kuviossa 1 on esitetty käytettäväksi rainan W lrrotuskohdan R alueella toista induktiokuumennuelaitetta 100’, jonka tarkoitusta ja toimintaa selostetaan myöhemmin tarkemmin.

25 Seuraavassa selostetaan kuvioon IA viitaten keksinnön mukaisen erityisen ulkokerroksen omaavan telan 10 rakenne. Tela 10 käsittää esim. valurautaa olevan kantavan runkovaipan 1, joka antaa telalle tarpeellisen peruslujuuden. Telavaipan 1 sisällä voi tarvittaessa olla taipumakompen-solntllaitteet (ei esitetty). Vaipan 1 ulkopinnalle on tehty lämpöeris-30 teenä ja sähköerlsteenä toimiva keraaminen sisäkerros 2. Mainitun erlstekerroksen 2 päällä on sähköä johtava keraaminen ulkokerros 3, jonka ulkopinta muodostaa telan 10 ulkopinnan 10', joka on riittävän sileä ja adheesio-ominaisuuksiltaan ralnaan W sopiva. Runkovaipan 1 paksuus 8^ on yleensä välillä s^ ** 60-140 mm. Erlstekerroksen 35 paksuus 82 on yleensä välillä S2 “ 3-10 mm, soplvlmmin Sj “ 4-5 mm. Ulkokerroksen 3 paksuus s^ on yleensä välillä s^ “0,1-3 mm, sopivimmin s^ “ 0,1-0,5 mm.

ίο 83895 1 Kuvion IA mukaisesti on telan 10 sähköäjohtavan keraamisen ulkokerroksen 3 tuntumaan järjestetty induktiokuumennuslaitteeksl 100 magneettlkenkä-laite, joka ulottuu olennaisesti koko telan 10 pituudelle. Magneetti-kenkälaite koostuu myöhemmin selviävällä tavalla useista rinnakkaisista 5 ferriittisistä magneettlsydämletä 20, jotka kohdistavat ilmavällen V kautta sähköäjohtavaan ulkokerrokseen 3 magneettivuon. Magnetomotorinen voima kehitetään keloilla 30, joihin syötetään säädettävä teho, joka saadaan säätö- ja sähkölaitteista 110.

10 Seuraavassa taulukossa 1 esitetään tietoja telan 10 ulkokerroksen 3 materiaaleihin käytettäväksi sopivista sähköäjohtavista komposiitti-keraameista. Taulukossa 1 esitetyt laadut 1,2 ja 3 ovat borldlkeraameja, jotka pohjautuvat titaanin ja zirkoniumin diborideihin. Laatujen 1 ja 2 ominaisvastus on erityisen sopiva keksinnössä käytettäväksi, sen sijaan 15 laadun 3 ominaisvastus on niin suuri, että se el kuumene kaikissa keksinnön sovellutuksissa riittävän hyvin.

20 25 30 35 n 83895

Taulukko 1

Laatu 123 5 Tiheys (g/cm3) 4,9 4,0 3,2

Taivutuslujuus 20°C (N/W) 340 400 830 10 __

K,C

(MN/m3*) 3,7 4,4 5,0

Kimmokerroin 15 (GPa) 310 360 500 Lämpölaaj enemiskerroin (107°C) 6,2 5,3 5,5 20 Lämpöshokin kestävyys 550- 250- 300- (°C) 600 300 350

Ominaisvastus (OcmxlO'3) 2,1 6,5 50 25------

Edellä olevassa taulukossa 1 laatu 1 on toiminimen Asahi Glass tuote-nimellä "Ceraborex" markkinoima keraamimateriaali.

30 Komposiittikeraamien 1,2 ja 3 lämmönjohtavuuskertoimet eri lämpötiloissa ovat seuraavat:

RT 200°C 400°C 600°C

35 —---- laatu 1 34,3 44,4 41,5 37,9 laatu 2 21,4 14,2 13,2 13,5 laatu 3 24,6 25,9 23,5 22,0

Luvut yksikössä Kcal

m*hr*°C

40 i2 83895 1 Keksinnön edullisessa sovellusmuodossa käytetään sähköä johtavan ohuen keraamlkerroksen 3 alla sähkö- ja lämpöeristeenä toimivaa kerrosta 2, joka on valmistettu esim. valmistajan Yamaguchl keraamista XG.

5 Eristekerroe 2 rajoittaa induktiivisen kuumennusefektin vain sähköä johtavaan ulkokerrokseen 3. Lisäksi eristekerros 2 rajoittaa lämpövuota ulkokerroksesta 3 metallivaipaan 1 niin, että metallivaipan lämpötila pysyy riittävän alhaisella tasolla mm. sen sisällä olevia muita laitteita esim. taipumakompensointllaittelta silmällä pitäen.

10

Kuviossa 1 käytetään laitteen 100 lisäksi rainan W myös irrotuskohdan R alueella toista induktiokuumennuslaltetta 100', jota syötetään sähköllä, jonka taajuus f on esim. f * 500 Hz. Tämä merkitsee sitä, että telan pinnan 10' lämpötila nousee irrotusalueella R esim. noin 50°C. Jos telan 15 peruslämpötilana pidetään noin 70°C, laitteen 100' lisäkuumennuksen ansiosta pinnan 10' Irrotusalueella R lämpötila nousee paikallisesti noin 120°C:een. Tällöin rainan W ja telapinnan 10' välissä oleva vesi-kerros ainakin osittain höyrystyy muodostaen ohuen höyrykalvon, joka ei voi pitää ralnaa W kiinni telapinnassa 10', vaan raina W irtoaa siitä ja 20 se on välittömästi vietävissä kuivatusosalle, esimerkiksi sen kuivatus-viiralle 70.

Ennestään tunnetusti on radalle W tarvittu tietty irrotusjännitys, mikä on saatu aikaan telapinnan 10' ja kuivatusvllran 70 nopeuserolla eli ns.

25 vetoerolla, joka on venyttänyt rataa W. Laitteella 100' suoritettavan höyrystysirrotuksen ansiosta irrotusjännitystä ei välttämättä tarvita, joten voidaan käyttää myös suljettua vientiä, esimerkiksi sellaista, jossa kuvion 1 esittämässä tapauksessa johtotela 66 on siirretty sivuamaan telapintaa 10' ja muodostamaan sen kanssa kevyesti kuormitetun 30 siirtonipin.

Kuviossa 1 esitetty keksinnön sovellusmuoto voidaan toteuttaa myös siten, että kuumennuelaitetta 10ο el ole lainkaan, vaan käytetään pelkästään rainan W irrotusalueelle R sovitettua keksinnön mukaista 35 irrotuskuumennuslaitetta 100'. Tällöin keskltelan 10 ulkopinnan 10' riittävän korkea peruslämpötila pidetään yllä muilla keinoilla esim. telan 10 sisään syötettävällä lämmitysvälialneella tai vastaavilla i3 83895 1 muilla ennestään tunnetuilla keinoilla. Kuvion 1 mukainen keksinnön sovellusmuoto voidaan toteuttaa myös ilman irrotuskuumennuslaitetta 100' pelkästään kuumennuslaitteella 100 ja siihen liittyvillä sähkö- ja säätölaitteilla 110.

5

Kuviossa 2 esitetty kuumapuristus- eli impulssikuivatuslaite käsittää suhteellisen suuren halkaisijan omaavan, käytöllä 10a varustetun kuuma-sylinterin 10, jolla on sileä tai huokoinen ulkopinta 10', joka muodostuu edellä selostetulla tavalla sähköäjohtavasta keraamikerroksesta 1Q 3. Sylinterin 10 pintaa kuumennetaan pyörrevirtoihin perustuvilla induktiokuumennuslaitteilla 100 ilmavälin V kautta.

Sylinterin 10 pinnan 10' lämpötilaksi järjestetään > 100°C kun pinta 10' kohtaa puristushuovan 12 pinnalla kuumapuristukseen tuotavan rainan 15 W, jonka kuiva-ainepitoisuutta on merkitty KA^. Riippuen keksinnön mukaisen kuumapuristuslaitteen sijoituksesta prosessissa, KA vaihtelee välillä KA. = 25...75 Z.

in

Laitteeseen kuuluu lisäksi ennen puristuskenkälaitetta 30 sijoitettu 20 puristintela 81, jolla on sileä tai kuvioitu vaippapinta 81' ja joka on varustettu käytöllä 81a. Puristintela 81 on sijoitettu liukuhihnan 85 silmukan sisälle ja tela 81 muodostaa nipin kuumasylinterin 10 kanssa. Ralna W tuodaan puristushuovan 12 kannatuksessa suoraan nipplln niin, että raina W tulee välittömästi sylinterin 10 induktiivisesti 25 laitteella 100 kuumennettua sileää pintaa 10' vasten. Vastaavasti puris-tushuopa 12 erotetaan toisen nipin N^q jälkeen rainasta W, joka seuraa sylinterin 10 sileää pintaa 10', jolta se erotetaan vapaana vetona W^.

Kuvion 2 kuumapuristuslaitteen puristuskenkälaite 90 käsittää pitkänippi-3Q puristuskengän 91, jossa on läpäisemätöntä liukuhihnaa 85 vastassa hydrostaattinen painekammio 92. Puristuskenkälaite 90 käsittää runkopalkin 90a, joka ulottuu paperirainan W koko leveydelle. Runkopalkin 90a varaan on järjestetty sylinterilohko, jonka painetilaan on johdettavissa paine-väliaineen paine tai paineet painelähteestä. Sylinterilohkossa on tii-35 vietetty mäntä, jossa on pitkänippivyöhykkeellä liukuhihnan 85 sisäpintaa vasten toimiva liukupinta. Hydrostaattiseen painekammioon 92 johdetaan porausten kautta painetilasta paine-voiteluainetta.

i4 83895 1 Liukuhihnan 85 silmukan ympärille on järjestetty roiskeveden keräys-kaukalo 87. Toinen puristustela 80 on sileällä pinnalla 80’ ja käytöllä 80a varustettu ja sen jälkipuolella on voiteluaineen keräyskaukalo 84, josta voiteluaine syötetään kierrätyslaitteella.

5

Toinen puristustela 80 muodostaa kuumasylinterin 10 kanssa nipin ^o’ jonka jälkeen raina W seuraa sylinterin 10 sileää pintaa 10', jolta se erotetaan vetona W käytöllä 13a varustetun johtotelan 13 avulla ja siirretään johtotelan 14 ohjaaman kuivatuskudoksen 15 kannatukseen.

10 Kudos 15 vie rainan W kuivatusosalle, jossa vedenpoistoa jatketaan haihduttamalla.

Kuumapuristuelaitteen jälkeistä rainan W kuiva-ainepitoisuutta on merkitty KA . Yleensä kyseinen kuiva-ainepitoisuus KA^^ 50...70 %.

15

Paperirainaa W puristetaan suhteellisen plenlpalneisen (p^) pitkänippi-puristuskengän 31 avulla hihnan 25 ja puristinhuovan 12 välityksellä kuumaa (T^ > 100°C) sylinterin 10 pintaa 10' vasten ja aikaansaadaan paperirainan W pintaa 10' vasten olevan pinnan kuumeneminen yli 100°C:n 20 lämpötilaan. Mainittu pinnan 10' lämpötila sen tullessa rainan kanssa kosketuksiin on alueella Tq = 150...500°C. Vastaava lämpötila T^j rainan W erotessa pinnasta 10' on yleensä alueella Tq^ 100...300°C. Pitkä-nlppipurietuskengän 31 painetaso on esim. p^ * 0,1...5 MPa.

25 Pltkänlpplkenkä 31 on hydrostaattinen, hydrodynaaminen tai niiden yhdiste. Pitkänipplpurlstusvaiheen C jälkeen paperlrainaan W kohdistuva paine laskee hihnan 25 kireyden määräämälle tasolle pQ vyöhykkeellä D ja paperirainan W veden höyrystyminen tehostuu paineen laskun p^ -> pQ ansiosta. Paine pQ T/R, missä T = hihnan 25 kiristysjännitys ja 30 R - sylinterin 10 säde. Vyöhykkeen D jälkeen seuraa nlpissä N^q tapahtuva Intensiivinen puristusvaihe, jossa paperirainaa W puristetaan suurella paineella sylinterin 10 tai vastaavan telan ja puristustelan 20 välissä. Tätä valhetta on kuviossa 2A esitetty E:llä ja purlstuspalneen maksimi on tällöin sopivimmln P x2 = ? MPa. Puristusvaiheessa E vesihöyry 35 puhaltuu paperirainan W läpi aikaansaaden sen kuitujen välitiloissa olevan veden polspuhallusta ja näin ollen tehostuneen purlstustuloksen ja entistä suuremman kuiva-ainepitoisuuden KA^^.

i is 83895 1 Liukuhihnana 25 voidaan myös käyttää ns. joustohihnaa, jonka avulla tela-nippien N10 N20 vyöhykkeitä A ja E ja samalla niiden puristusaikaa voidaan pidentää ja puristusimpulssia nostaa. Tarvittaessa voidaan käyttää myös erillistä joustonauhaa, joka johdetaan kulkemaan liukuhihnan 5 85 ja huovan 12 välistä. Koska puristinhuovasta 12 ei voida puristaa vettä telojen onsipintoihin, on onsipinta mahdollista tehdä hihnaan 85, mihin hihnan 85 ulkopinnan viiva 85' viittaa.

Kuviossa 2A esitetyssä vaiheeessa A, jossa nipissä Njq käytetään huippu-jQ puristuspainetta ^*max^» on kysymys ensimmäisestä kuumapuristusvaiheesta. Vaihe B on paineen laskuvaihe, vaihe C on toinen esikuumapuristusvaihe ja vaihe D on paineenlasku- ja höyrynmuodostusvaihe ja vaihe E (huippu-paine Pmax2) on varsinainen (intensiivinen) puristus- ja läpipuhallus-vaihe.

15

Kuviossa 2A on esitetty vyöhykemerkintöjen A-E alapuolella olevalla keskirivillä (L) esimerkkejä mainittujen vyöhykkeiden edullisista pituuksista (mm) ja alimmilla riveillä (t) vastaavat viipymäajat (ms), kun käytetään koneen nopeutta v 20 m/s.

20

Kuvioissa 3 ja 4 esitetty puristintela 10 on varustettu keksinnön mukaisesti sähköäjohtavaa keräämiä olevalla ulkovaipalla 3. Tela 10 on laakeroitu keskiakselinsa K - K ympäri pyöriväksi päätyjensä 95 ja akseli-tappiensa 96 välityksellä. Akselitapeilla 96 on laakerit, jotka on sovi-25 tettu laakeripesiin. Laakeripesät on kiinnitetty telan kannatusrunkoon, joka on alustan varassa.

Telan 10 sisätilaan, voidaan sovittaa sinänsä tunnetut taipumakompen-sointi tai -säätölaitteet, joille jää hyvin tilaa, koska telan 10 sisä-30 tilassa ei tarvitse käyttää nestemäisellä väliaineella toimivia tai muita vastaavia kuumennuslaitteita, joita kuitenkaan ei ole täysin poissuljettu tämän keksinnön yhteydessä käytettäväksi.

Tela 10 on järjestetty keksinnön mukaisesti induktiivisesti ja sähkömag-35 neettisesti pyörrevirroilla kuumennettavaksi siten, että telan 10 sähköä-johtavan keräämiä olevan 3 ohuen pintakerroksen 3 lämpötilaa tämän kuumennuksen ansiosta nostetaan huomattavan korkealle, yleensä n.

i6 83895 Ί 110-350°C:een. Induktiivisen paikalliskuumennuksen toteuttamiseksi telan 10 tuntumaan sen akeiaalisuuntaan samaan vaakariviln keskenään on järjestetty ferriittisydämen 20 osasydämiä 20^, 20^...20^. Nämä osasydämet 20 muodostavat kuumennuslaitteen 100, johon kuuluu lisäksi magnetoimis-n 5 kela 30 tai kullakin osaeydämellä oma kelansa 30^...30^ (kuvio 3). Induktiivinen kuumennus suoritetaan kosketuksettomasti niin, että ferriittisydänten 20^ ja telan 10 pinnan 10' väliin jää pieni ilmaväli V, Jonka kautta ferriittisydänten 20^ magneettivuot sulkeutuvat telan 10 sähköäjohtavan keraamikerroksen 3 kautta aiheuttaen siinä pyörrevirtoi-10 hin kuumennusvaikutuksen.

Kuviossa 3 on esitetty kullakin osasydämellä 20^...20^ oma magnetolmis-kelansa 30^...30^. Toinen vaihtoehtoinen keksinnön eovellutusmuoto on kuvion 4 mukainen, jossa kaikilla osasydämillä 20^...20^ (N * 16) on yh-15 teinen magnetoimiskela 30, jossa kuvion 4 mukaisesti on kaksi kierrosta. Kuvion 7 mukaisesti rautasydämen 20 magnetolmiekelalla 30 on vain yksi kierros.

Keksinnön erään vaihtoehtoisen sovellutusmuodon mukaisesti on kukin osa-20 sydän 20^ erikseen järjestetty siirrettäviksi telan 10 radlaalitasossa aktiivisen ilmavälin V suuruuden ja samalla kuumennusvaikutuksen perustason ja/tai jakautuman säätämistä varten. Tässä tarkoituksessa on kukin osasydän 20^ kiinnitetty nivelöidysti runkoon. Osasydänten 20^ siirtäminen voidaan järjestää erilaisilla mekanismeilla. Mainitut llmavällt 25 voivat yleensä vaihdella esim. välillä 1....100 mm. Ilmavälien mekaanisten säätölaitteiden osalta, joiden rakennetta tässä yhteydessä ei ole esitetty, viitataan kuvioon 9 sekä hakijan em. FI-patenttlhakemukseen n:o 833589.

30 Keksinnön sähköteknisen taustan osalta todetaan seuraavaa. Kun telan 10 tai sylinterin sähköäjohtavaan keraamlkerrokseen 3 järjestetään muuttuva magneettikenttä, materiaalissa tunnetusti syntyy pyörrevirta- ja hyste-resishäviviöitä ja materiaali lämpenee. Pyörrevirtojen teho (P) riippuu magneettikentän voimakkuudesta (B) ja magneettikentän muuttumistaajuu-35 deeta (f) seuraavasti I? 83895 1 Ρ β B2· f2 (1)

Telan 10 keraamlkerroksen 3 vaihteleva magneettikenttä sulkeutuu lait-5 teen 100 ferriittlsydänten 20 otsaplnnan ja ilmavällen V välitse. Tämä magneettikenttä indusoi telavaipan 10 keraamlkerroksen 3 pyörrevirtoja, jotka kerroksen verraten suuren resistanssin (kts. taulukko 1) vuoksi synnyttävät lämpöä. Keraamlkerrokseen 3 indusoituvien pyörrevirtojen jakautuminen telan 10 säteen suunnassa x noudattaa lakia 10 I = I (2) x o 15 missä I on virtatiheys syvyydellä x telan valppaplnnasta 10* laskien, I virrantiheys vaipan 10 pinnalla 10' ja 20 £ tunkeutumlssyvyys. Tunkeutumissyvyydeksi on määritelty syvyys, jossa virtatiheys on laskenyt l/e-osaan pinnan virtatiheydestä Iq. Tunkeutumissyvyydellä saadaan lauseke 25 g - 1 \ 1QP, m i (3) 2 % i f|i Λ s P on kerroksen 3 keraamlmaterlaalln omlnaisreslstanssi (kts. taulukko 1), f magnetoimlsvlrran taajuus ja jJ ulkokerroksen 3 keraamlaineen suhteel-3Q linen permeabiliteetti.

Lauseke (3) osoittaa, että taajuuden kasvaessa tunkeutumlssyvyys pienenee.

Keksinnössä käytetään yleensä lämmitystehoja, jotka ovat luokkaa 35 impulssikuivatuksessa n. 10 MW, gradienttikalanteroinnissa n. 500 kW ja radan irrottamisessa n. 100 kW. Kuten tunnettua mitä pienempi ilmaväli V

ie 83895 Ί on, sitä suurempi osa kelan 30 kautta laitteeseen johdetusta sähkötehosta siirtyy kuumennettavaan telan 10 keraamikerrokseen 3.

Kuvion 7 mukaisesti lnduktlokelaa 30 syöttävä sähköteho otetaan 50 Hz:n 5 kolmivaiheverkosta (3 x 380 V). Tasasuuntaajalla 33 muutetaan vaihto-sähkö tasasähköksi, joka siuänsä tunnetulla tehoelektroniikkaan perustuvalla vaihtosuuntaajalla muutetaan joko vakiotaajuiseksi tai vaihtuva-taajuieeksi (f^) vaihtosähköksi. Ferriittisydämen 20 osasydänten 20^...20^ asennon säätö voidaan, esim. kuvioissa 5 ja 6 esitetyillä automaattisilla 10 suljetuilla säätöjärjestelmillä. Säätömoottoreina toimivat askelmoottorit 29, jotka saavat säätösignaallnsa säätöjärjestelmästä 42. Säätöjär jestelmää ohjaa anturilalte 41, joka on esim. lämpötilan mittauslaite, jolla mitataan useista eri kohdista telan 10 akselin suunnassa K - K telan pintalämpötilojen T j...T ^ lämpötilojen oloarvot. Säätöjärjestel-15 mään 42 kuuluu asetusarvoyksikkö, jolla voidaan asettaa telan 10 akselin K - K suuntainen lämpötilaprofiili optimaaliseksi.

Vaihtosuuntaajan 34 teho syötetään sovitusmuuntajan 35 kautta keksinnön mukaiseen LC-resonanssipiiriin, jonka vaikutusta ja toimintaa kuvio 6 20 havainnollistaa. Muuntajassa 35 on sinänsä tunnetusti enslöplirl 35a, sydän 35b ja toisiopiiri 35c. Toisiopiirissä on n kappaletta väliulos-ottoja 45j...45n> jotka on kytkettävissä vaihtokytkimen 36 kautta reso-nansslpilrlln 37, jolla teho syötetään induktlokelaan 30. Tunnetustlhan sarjaan kytketyn RLC-piirln resonanssltaajuus on laskettavissa kaavasta 25 f = -—- (4) r 2)C^LC' 30 Kuviossa 6 on esitetty piirin 37 virran I riippuvuus taajuudesta f .

U 8

Resonanssissa virta I =-^% missä R on piirin 37 resistanssi. Kuviossa 5 on oletettu, että jännite O on vakio.

Lämmitystehon siirron hyötysuhde on parhaimmillaan, kun toimitaan reso-35 nanseltaajuudella f . Useistakaan syistä ei kuitenkaan ole edullisinta toimia resonanssltaajuudella f ja/tai yht*aikaa sen molemmin puolin, vaan toimintataajuus valitaan alueilta - f j resonanssitaajuuden fr i9 83895 1 yläpuolelta tai vastaavasti alueelta ~ f 2 resonanssitaajuuden ff alapuolelta. Keksinnön puitteissa mainitut taajuusalueet valitaan sopi- vimmin seuraavasti: f ,...f , = (1,01...1,15) x f tai f «...f „ * ai yl r a2 y2 (0,85...0,99) x f .

5

Kuvion 7 mukaisesti RLC-piirissä on käytetty sarjakondensaattoria Cg. Piiri 37 perusviritetään siten, että muuntajan 35 välityssuhde kytkimellä 36 valitaan niin, että kaavasta (4) laskettu resonanssitaajuus f asettuu edellä esitettyjen periaatteiden mukaisesti kohdalleen.

10

Kuviossa 7 on esitetty katkoviivoin rinnakkaiskondensaattori C^, jota voidaan käyttää sarjakondensaattorin Cg asemesta tai ohella. Resonanssi-taajuus f rinnakkaisresonanssipiirissä, jonka induktiokäämin (L) resistanssi on R, lasketaan tunnetusti seuraavasti 15 Λ Γ-' 1 \ r2c f = - \ 1-- (5)

Γ 2%YIc \j L

20 Edellä esitetyssä yhtälössä (5) on resistanssista R riippuva kerroin.

Keksinnön tarkoitusperien kannalta on yleensä kuitenkin sarjaresonanssi-piiri edullisempi, etenkin säädön ja ohjauksen kannalta.

oc

Keksinnön puitteissa resonanssitaajuus valitaan yleensä alueella f = 200 Hz - 30 kHz. Erityisen edulliseksi on arvioitu taajuusalue f = 200 - 400 Hz. r

Tehonsyötön hyötysuhteen pitämiseksi korkeana ja epästabiilisuus-30

ilmiöiden siis "ryntäämisvaaran" eliminoimiseksi järjestetään toimintataajuus f automaattisesti säätyväksi resonanssipiirin 37 impedanssin S

mukaiseksi niin, että toimintataajuus f pysyy lähellä resonanssi-

S

taajuutta f , mutta kuitenkin turvallisella etäisyydellä siitä ryn-täämisvaara huomioon ottaen, siis kuviossa 6 esitetyillä alueilla f ,-f . tai f „-f yl ai y2 a2 2o 83895 1 Resonanssipiirin 37 Impedanssin mittaus voi perustua esim. piirissä kulkevan virran I mittaukseen. Tätä mittaustapaa havainnollistaa kuviossa 7 lohko 46, josta ohjataan säätösignaali b säätöykeikköön 47, joka muuttaa taajuusmuuttajan 34 taajuutta f säätösignaalin b perusteella. Toinen 8 5 vaihtoehtoinen tai virtamittauksen lisäksi käytettävä ko. Impedanssin mittaustapa on johtaa säätösignaali c lohkosta 42, josta on saatavissa tieto oeasydänten 2On asennosta, siis ilmaväleistä V, jotka pääasiallisesti määräävät ko. Impedanssin induktanssiin L vaikuttamalla. Eräs vaihtoehtoinen säätötapa on johtaa askelmoottoreista 29 takalslnkytkentä-10 signaali lohkoon 47 ja edelleen vaikuttamaan taajuusmuuttajan 34 lähtö-taajuuteen f .

Kuviossa 5 on esitetty keksinnön eräs vaihtoehtoinen sovellutustapa, jossa kukin osasydän 20^ on varustettu kuvion 3 mukaisesti omalla 15 induktiokelallaan. Kuhunkin osasydämeen 20^ on taajuusmuuttujasta 34 johdettu syöttöjohdolla 44^-44^ erikseen säädettävä oma taajuutensa Kun nyt askelmoottoreilla 29 säädetään kunkin osasydämen 20

1 N

ilmarakoa V, muuttuu kunkin erillisen resonanssipiirin resonanssitaajuus f^. Kunkin erillisen resonanssipiirin Impedanssin mittaus suoritetaan 20 erillisillä virtamittareilla 48^...48^, joista saadulla signaallsarjalla ej...eN, joka sisältää tiedon mm. eri oeasydänten ilmaväleistä V, ohjataan taajuusmuuttujayksikköä 34 tai -ryhmää. Tällöin kukin taajuus muutetuksi osasydämen tehonsyötön hyötysuhteen ja säädön stabii-llsuuden kannalta optimaaliseksi. Taajuudet ovat riittävän 25 pienen tunkeutumiasyvyyden aikaansaamiseksi esim. alueella 0,3-1,0 kHz.

Kuvion 8 mukainen kalenteri käsittää runkorakenteen 150, joka on kiinnitetty alustalle 111. Kalanterin runkorakenteen 150 yhteyteen on laakeroitu kannatus- ja kuormituslaittein (ei esitetty) kalanteripino 120, 30 joka muodostuu ylhäältäpäin lukien päätytelasta 10, väliteloista 122 ja 123 sekä alapuolisesta päätytelasta 10, jonka yhteydessä on kaavarl 129. Molemmat päätytelac 10 on varustettu taipumakompensolnti- tai taipuma-säätölaittein 125;128, jotka sijaitsevat tunnetusti telan 10 sisällä ja toimivat joko painevänaineella ja/tai magneettisesti. Kalanterin väli-35 teloina 122 ja 123 käytetään sopivimmin ns. kaksoisvaippalämpöteloja, joiden päädyissä on kytkinlaitteet 126 ja 127, joilla välitelojen 2i 83895 1 122,123 sisätilat on yhdistetty lämmitys/ jäähdytysagregaattiin. Jääh- dyttävänä/lämmlttävänä väliaineena voi olla esim. kiertovesi.

Kuvion 8 mukaisesti päätytelojen 10 yhteydessä on keksinnön mukaiset ulko-5 puoliset induktiokuumennuslaitteet 100, joiden rakenteen yksityiskohdat selviävät jo edeltä tai kuviosta 9. Kuumennuslaitteilla 100 kohdistetaan niissä olevien magneettlkenkien 20 välityksellä kosketuksettomasti ilma-välin V kautta sektorilla e telojen 10 sähköä johtavaa keräämiä olevaan ulkovaippaan 3 magneettivuo, joka indusoi ulkovaippaan 3 pyörrevirtoja.

10 Nämä pyörrevirrat synnyttävät telojen 10 vaipan 3 resistanssin vuoksi lämmitysvaikutuksen.

Kuviossa 8 on rainan W tuloa kalanteriin esim. paperikoneen kuivatus-osalta merkitty viitteellä W ja poistumista kalanterista viitteellä 15 W Kuvion 1 mukaisesti rainan tulopuolella W on jäähdytystela 112, jota raina W sivuaa riittävän suuressa sektorissa a. Jäähdytystelan 112 päädyissä on kytkimet 12a, joilla telan 12 kaksoisvalpan välinen tila on yhdistetty jäähdytysvesiagregaattiin. Rainan W juoksua telan 112 ja ensimmäisen nipin välillä ohjaa johtotela 115.

20

Ennen johtotelaa 115 rainan W juoksun yhteydessä on kostutuslaltteet 113 ja 114 rainan molemmin puolin. Laitteilla 113,114 suihkutetaan rainan W toiseen tai molempiin pintoihin vesisuihkuja S sopivan rainan paksuus-suuntaisen kosteusgradientin aikaansaamiseksi. Ailia el kostutusta tarvita. 25 Päätytelojen 10 korotetut lämpötilat T^,T2 = 150...2OO°C saadaan edellä selostetuilla induktiokuumennuslaittellla 100, joilla voidaan hallita myös lämpötilaproflilla telojen 10 akslaalisuunnassa. Keskitelojen 122 ja 123 lämpötila-alue T2»^3 = 40...50°C on saatu aikaan joko ilman mitään 30 erityisiä toimenpiteitä tai tarvittaessa teloja 122,123 jäähdyttämällä tai lämmittämällä.

Seuraavassa selostetaan pääasiallisesti kuvioihin 8 ja 9 viitaten eräs toteutusesimerkkl keksinnön menetelmässä käytetyistä kuumennuslaittelsta 35 100, jotka on sijoitettu kalenterin toisen tai molempien päätytelojen 10 yhteyteen ja eräissä erikoissovellutuksissa tarvittaessa muidenkin telojen, siis välitelojenkin 122,123 yhteyteen. Selostettavia laitteita 22 8 3 8 9 5 ^ voidaan käyttää myös kuvioissa 1 ja 2 esitetyissä sovelluksissa.

Tarvittaessa yhden telan yhteydessä voi olla useampiakin kuumennuslait-teita. Telan 10 ulkovaippa on tehty sähköä johtavasta keraamikerroksesta 3, jonka alla on sopivimmin eristyskerros 2. Telojen 10 sisätiloissa on 5 sinänsä tunnetut taipumakompensointi tai -säätölaitteet, joille jää ulkopuolisen kuumennuslaltteen 100 ansiosta vapaa tila, koska telan 10 sisätilassa ei tarvitse käyttää nestemäisellä väliaineella toimivia tai muita vastaavia kuumennuslaittelta.

10 Laitteeseen 30 kuuluu useita rinnakkaisia osasydämiä 131 ^ , 13^. .. 131^ (N kappaletta), joiden asemat ovat toisistaan riippumattomasti säädettävissä kuviossa 9 nuolen B suunnassa sydänten 31 otsapinnan ja telan 10 välisen aktiivisen ilmaraon V suuruuden d säätämistä varten, llmavälin V suuruus d on säädettävissä esim. välillä d = 10...60 mm. Osasydämillä 15 131 on esim. yhteinen magnetoimiskela, joka on tuettu ulokkein 133b kotelo-osaan 133. Kelaan 132 syötetään säädettävä, riittävän taajuuden omaava vaihtosähkö.

Kunkin osasydän 131 on toisista osasydämistä 131 riippumattomasti 20 asemaltaan säädettävissä ilmavälin V suuruuden d ja kuumennusvaikutuksen aksiaalisen jakautuman säätämistä varten. Tässä tarkoituksessa osasy-dämet 131 on laipalla 135a kiinnitetty varsiin 135, jotka on liukusovi-tuksella 138 johdeputkien 137 sisällä. Varsiin 135 on yhdistetty kierteellä 141 ruuvit 142, jotka ovat ruuvimoottorien 136 käyttämiä. Ruuvi-25 moottorit 136 on yhdistetty sinänsä tunnetulla tavalla säätöjärjestelmään. Osasydänten 131 ilmavälin d tason asetuksella ja/tai kelan 132 magnetoimisvirran tason asetuksella voidaan säätää telojen 10 lämpötila-tasoa. Osasydänten 131 yksilöllisellä asentosäädöllä voidaan säätää aksiaalista lämpötilaproflilla ja tätä kautta telan 10 säteen muutosten 30 perusteella ja sinänsä tunnetusti nippiä ja kalanteroitavan rainan W paksuusproflilla.

Osasydänten 131 otsapinnan edessä on suojakotelo 133, joka on ura-uloke-sovituksella 134 kiinnitetty lämmityslaitteen 130 runko-osaan 140.

35 Lämmityslaitteen tai -laitteiden 130 runko-osa 140 on kiinnitetty joko kiinteästi kalenterin runko-osaan 150 tai kannatuslaltteisiin, joilla 23 83895 1 lämmityslaite 130 on siirrettävissä kauemmaksi kalanteriteloista esim. rainan W katkon tai huollon yhteydessä.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksin-5 nällisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.

10 15 20 25 30 35

Claims (15)

1. 24 83895
2. 1 Patenttivaatimukset
3. 1. Menetelmä paperin tai kartongin valmistuskoneessa sellaisen sylinterin tai telan (10) ulkopinnan (10') kuumentamiseksi, joka on välittö- g mässä kosketuksessa mainittua telapintaa vasten puristettavaan rainaan (W), jota menetelmällä käsitellään, kuten vedennötetään tai kalanteroi-daan, jota sylinteri- tai telapintaa (10') kuumennetaan sen vaipan ulkopuolelta induktiivisesti käyttämällä magneettikenttää, jolla aikaansaadaan telan ulkokerroksessa (3) pyörrevirtoihin perustuvaa kuumennus- 1Q vaikutusta, ja jonka kuumennusvaikutuksen tunkeutumissyvyys kuumennettavan telan radiaalisuunnassa rajoitetaan ulkokerroksen (3) paksuuden ja/tai induktiokuumennuksen sähkötaajuuden (f) valinnalla riittävän pieneksi, tunnettu siitä, että että mainittuna sylinteri- tai telapintana (10') käytetään sähköä johtavaa keräämiä olevaa verraten |g ohutta ulkokerrosta (3), johon mainittu resistiivinen kuumennusvaikutus keskitetään, ja että ulkokerroksen (3) keraamimateriaali valitaan lisäksi siten, että sylinteri- tai telapinnalle (10*) saadaan tarvittavat kestävyysominaisuudet sekä kulutuskestävyys että kuumennusvaikutuksen lämpöshokki huomioonottaen. 20
4. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää sovelletaan paperirainan kuumapuristuksen yhteydessä sellaisen kuumasylinterin (10) ulkovaipan kuumennukseen, jonka sylinterin yhteyteen on muodostettu yksi tai useampi telanippi (N^q.^q) 25 ja/tai ns. pitkänippi (91/10) (kuviot 2 ja 2A).
5. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä telapinta kuumennetaan lämpötilaan, joka on alueella 140-500°C. 30 A. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää sovelletaan paperikoneen vedenpoistopuristuksessa sellaisen puristustelan, sopivimmin puristimen keskitelan (10), ulkovaipan (3) kuumennukseen, jonka yhteyteen muodostuu yksi tai useampi puristus- 55 huovalla varustettu puristusnippi (Ν^,Ν^), jolla menetelmällä mainitun telan (10) ulkokerroksen (3) lämpötilaa kohotetaan puristuksen tehostamiseksi ja/tai rainan (W) irtoamisen edistämiseksi (kuvio 1). 25 83895
6. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää sovelletaan aikaansaamalla menetelmän mukainen kuumen-nusvaikutus siihen kohtaan, jossa paperiraina irrotetaan mainitusta 5 puristintelasta, sopivimmin kompaktiin puristinosaan, keskitelasta (10) ja johdetaan edelleen.
7. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää sovelletaan paperirainan kalanteroinnissa varustamalla 10 yksi tai useampi kalanteritela, sopivimmin toinen tai molemmat äärimmäisistä teloista (10) keksinnön mukaisella kuumennuslaitteella, joka aikaansaa pyörrevirtakuumennuksen laitteen yhteydessä olevan kalanteri-telan sähköäjohtavaa keräämiä olevaan ulkokerrokseen (3) (kuviot 8 ja 9). 15
8. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä induktiivinen kuumennusvaikutus rajoitetaan sylinteri- tai telapinnan sähköä johtavaa keräämiä olevaan ulkokerrokseen (3) eristämällä lämmönjohtuminen mainitun ulkokerroksen (3) alla 20 olevalla sähköä ja sopivimmin myös lämpöä eristävällä sisäkerroksella (2).
9. 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun sylinterin tai telan (10) ulkokerroksen (3) sähköä 25 johtavan keraamimateriaalin ominaisvastus on pienempi kuin ΙΟ'2 Ω m, sopivimmin alueella 2-8 Ω cm x 10'5.
10. 9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukaisen menetelmän toteuttamiseen tarkoitettu paperirainan puristuskäsittelylaite, joka käsittää ulkopin- 30 naltaan kuumennettavan sylinterin tai telan (10), jonka yhteyteen on muodostettu yksi tai useampia telanippejä ja/tai ns. pitkänippejä, ja jonka sylinterin tai telan (10) yhteyteen on sovitettu yksi tai useampia induktiivisia kuumennuslaitteita (100;100’), joka kuumentaa ulkopuolisesta sylinterin tai telan (10) ulkokerrosta (3), tunnettu 35 siitä, että laite käsittää sellaisen kuumennettavan sylinterin tai telan (10), jonka sylinterivaippa käsittää pääasiallisesti sähköä johtavaa keräämiä olevan ulkokerroksen (3). 26 8 3 8 9 5
11. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitun keraamisen ulkokerroksen (3) alla on sähköä johtamaton toinen keraamikerros (2) tai vastaava eristekerros, jonka alla on rakennemetallia oleva sylinterin tai telan (10) runkovaippa (1). 5
12. 11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitun keraamisen ulkokerroksen (3) paksuus s^ on alueella s^ =0,1-3 mm, sopivimmin s^ =0,1-0,5 mm, ja/tai että mainitun ulkokerroksen (3) sisäpuolella olevan sähköä johtamattoman ja sopivimmin jq lämpöä eristävän välikerroksen (2) paksuus S£ on alueella Sj = 3-10 mm, sopivimmin S£ =4-5 mm.
13. 12. Jonkin patenttivaatimuksen 9-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitun sähköä johtavan ulkokerroksen (3) ominaisvastus -2 -5 Ί5 on valittu alueelta <10 Jim, sopivimmin alueelta 2-8_R.cm x 10
14. 13. Jonkin patenttivaatimuksen 9-12 mukainen laite, tunnettu siitä, että ulkokerroksen (3) sähköä johtavana keraamina käytetään boridi-keraameja, jotka sopivimmin pohjautuvat titaanin ja zirkoniumin dibori- 20 deihin.
15. 14. Jonkin patenttivaatimuksen 9-13 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluva induktiivinen kuumennuslaite (100,100') käsittää joukon ferriittisiä magneettisydämiä (20), jotka on sijoitettu 25 vierekkäin kuumennettavan sylinterin tai telan (10) aksiaalisuunnassa (K-K), että mainittuja osasydämiä (20^-20^) kuumennetaan joko yhteisellä (kuvio 4) tai kutakin erillisellä (kuvio 3) kelalla (30,30.-30 ), että