FI84506B - Pressvals foer pappermaskin. - Google Patents

Description

1 84506

Paperikoneen puristintela

Keksinnön kohteena on paperikoneen puristintela, missä on metallinen runkosylinteri, keraaminen pintakerros 5 ja runkosylinterin ja pintakerroksen välissä välikerros, joka on metallin ja keraamin komposiittiyhdiste.

Paperikoneen, jolla tässä patenttihakemuksessa tarkoitetaan paperikonetta, kartonkikonetta tms vastaavaa konetta, puristinosassa käytetään kaksi- ja kolmenippises-10 sä telapuristimessa telaa, joka varsin yleisesti on graniitista valmistettu. Graniittisia teloja käytetään graniitin pintaominaisuuksien vuoksi, koska paperiraina irtoaa sen pinnasta hyvin hallitusti ja sen seurauksena on hyvä ajettavuus ja vähäiset katkot. Graniittitela voidaan 15 hioa ja kiilloittaa erittäin hienoksi ja sileäksi, millä on merkitystä erityisesti hieno- ja painopaperilajeille. Lisäksi graniitti kestää hyvin kaavauksen aiheuttamaa kulutusta, mikä merkitsee pitkiä huolto- ja kunnostusväle-jä· 20 Graniitin käyttöä rajoittaa kuitenkin joukko teki jöitä. Paperikoneiden ajonopeudet ovat kasvaneet ja edelleen kasvamassa. Samoin puristuspaineet ovat suuremmat ja lämpötilat korkeammat kuin aikaisemmin, jolloin telaan kohdistuvat mekaaniset ja termiset kuormitukset ovat kas-25 vaneet. Koska graniitti on luonnonmateriaalina epähomogeenista, jolloin sen materiaaliominaisuudet ja pintaominaisuudet ovat epätasaisesti jakautuneet, on sopivan kivimateriaalin saatavuus telojen koon kasvaessa vaikeutunut ja samalla kustannukset ovat nousseet. Myös telan paino on 30 lujuusvaatimusten vuoksi kasvanut käsittelyn ja asennuksen kannalta lähelle äärimahdollisuuksiaan, minkä seurauksena myös runkorakenteiden paino on kasvanut ja seurauksena on ollut koko puristinosan värähtelyalttiuden lisääntyminen.

Graniittitelojen korvaamiseksi on kehitelty syn-35 teettisiä telojen pintamateriaaleja, jotka on kiinnitetty 2 84506 metallisten runkojen päälle. Tällaisia ovat mm polymeeri-ja elastomeeripohjäiset yhdisteet, joissa seosaineena on graniittia, piihiekkaa tai muita epäorgaanisia aineita. Edelleen on tunnettua muodostaa telan pinta termisesti 5 ruiskuttavien metallien, keraamisten materiaalien eli keraamien tai näiden yhdisteiden avulla.

Fl-patentissa 70273 ja FI-patenttihakemuksessa 853544 on puristintelan pinnoitteeksi ehdotettu metalleja ja metallin ja keraamin yhdisteitä. FI-patenttihakemukses-10 sa 861803 puolestaan on esitetty puristintelarakenne, jossa metallisen rungon pintaan on kiinnitetty metallinen sidekerros, jonka lämpölaajennuskerroin on pienempi kuin metallirungolla sekä sidekerroksen päälle kiinnitetty keraaminen pintakerros.

15 Em. ratkaisuilla on kuitenkin osoittautunut olevan huonoja piirteitä. Polymeeri- ja elastomeeripohjäiset pinnoitteet eivät ole osoittautuneet käytännössä graniitin veroisiksi, koska vain jotkut pinnoitteet ovat toimineet tyydyttävästi ja nekin vain rajoitetuilla paperilajeilla. 20 Termisesti ruiskutettavista pinnoitteista toistaiseksi vain keraamisilla pinnoitteilla on voitu saavuttaa graniitin kaltaiset paperinirrotusominaisuudet. Keraamien tartunnassa perusmateriaaliin ja pinnoitteen pysyvyydessä pitkäaikaisessa käytössä on esiintynyt kuitenkin ongelmia. 25 Koska keraamien ja perusmateriaalin lämpölaajenemiskertoi- met poikkeavat toisistaan, jää materiaalien rajapinnalle pinnoituksen jälkeen jännityskeskittymä, joka edelleen käytön aikana tapahtuvien lämpötilavaihtelujen vuoksi kasvaa. Tämän seurauksena pinnoitteeseen syntyy vaurioita ja 30 se voi käytön aikana ajan mittaan irrota kokonaan. Perusmateriaalin ja varsinaisen pintakerroksen välissä käytetty ohut metallinen välikerros tasaa jossain määrin rungon ja keraamisen pintakerroksen erilaisista lämpölaajenemisker-toimista aiheutuvia jännityksiä, mutta ei käytännössä kui-35 tenkaan riittävästi. Edelleen keraamipinnoitteisissa te- 3 84506 loissa on ongelmana korroosiokestävyys, koska keraamin ollessa huokoinen pääsee kosteus keraamin läpi vaikuttamaan metalliin ja siten synnyttämään korroosiota, joka edelleen heikentää keraamisen pinnoitteen kiinnipysymistä.

5 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sel lainen paperikoneen tela, jossa keraamisen pinnoitteen ja rungon väliset lämpölaajennuskertoimien eroista johtuvat jännitykset on kompensoitu aikaisempaa paremmin ja siten vältetään em. ongelmia. Edelleen keksinnön tarkoituksena 10 on parantaa keraamisella pintakerroksella varustetun telan korroosiokestävyyttä. Keksinnön mukaiselle paperikoneen telalle on ominaista, että välikerros on keraamista ja metallista muodostettu komposiittiyhdiste ja että kompo-siittiyhdisteen komponenttien seossuhde on erisuuri väli-15 kerroksen eri osissa telan säteen suunnassa.

Keksintöä selostetaan oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaista telaa akselin suunnassa katsottuna, 20 kuvio 2 esittää kaavamaisesti suurennettuna erästä keksinnön mukaisen telan pintakerroksen ja välikerroksen rakennetta sekä niiden liittymistä telan metallirunkoon ja kuvio 3 esittää kaavamaisesti suurennettuna toista keksinnön mukaisen telan pintakerroksen ja välikerroksen 25 rakennetta sekä niiden liittymistä telan metallirunkoon.

Kuviossa 1 on esitetty tela 1, jossa on sinänsä tunnetulla tavalla muodostettu metallinen runkosylinteri 2. Runkosylinterin rakenne ja valmistaminen on alan ammattimiehelle yleisesti tunnettua eikä sitä sen vuoksi tässä 30 tarkemmin selosteta. Runkosylinterin 2 ympärillä on pintakerros 3, joka on jotain sopivaa sinänsä tunnettua keraamista ainetta kuten alumiinioksidia (Al302), titaanioksidia (Ti02), mulliittia (3A1203 x 2Si02) tai näiden seosta tai muita vastaavia oksiidikeraameja.

35 Pintakerroksen 3 ja runkosylinterin 2 välissä on 4 84506 t lämpölaajenemisia kompensoiva välikerros 4, jonka muodostaa keraamin ja metallin seos. Keraaminen materiaali voi olla samaa tai eri ainetta kuin pintakerros ja se voi olla aiemmin mainittujen lisäksi myös zirkoniaoksidia (Zr02), 5 wolframkarbidia (WC), kromikarbidia (Cr2C3) tai jokin muu karbidikeraami tai näiden seos. Metallinen materiaali voi olla rauta-, kromi-, nikkeli-, kupari-, koboltti- tai alu-miinipohjäinen seos, joista esimerkkeinä mainittakoon ruostumaton teräs, nikkeli-alumiiniseos, kupari-nikkeli-10 seos jne. Välikerroksessa 4 on metallikomponentin ja ke-raamikomponentin suhde sellainen, että metallin määrä on suurimmillaan runkosylinterin 2 vieressä ja sen suhteellinen osuus vähenee pintakerrokseen 3 päin samalla, kun keraamisen komponentin osuus lisääntyy. Tämä voidaan toteut-15 taa joko muodostamalla koko välikerros jatkuvasti seossuh-teeltaan muuttuvaksi tai muodostamalla välikerros useista osavälikerroksista, joiden seossuhde on erilainen ja muuttuu em. periaatteen mukaisesti.

Kuviossa 2 on esitetty kaavamaisesti suurennettuna 20 eräs keksinnön mukaisen telan pintakerroksen ja välikerroksen rakenne ja niiden liittyminen runkosylinteriin. Runkosylinterin 2 päällä oleva välikerros 4 on muodostettu yhtenä yhtenäisenä kerroksena siten, että keraamista ja metallista komponenttia on samanaikaisesti syötetty esim. 25 ruiskuttamalla ne termisesti runkosylinterin 2 pintaan. Ruiskutuksen aikana on kerroksen paksuuden kasvaessa samalla muutettu komponenttien syöttösuhdetta siten, että metallin osuus on vähentynyt ja kaavamaisesti mustina pisteinä kuvatun keraamiikan osuus on lisääntynyt, kunnes 30 välikerroksen 4 paksuus ja metalli - keraami seossuhde on keraamisen pintakerroksen 3 kiinnittymisen kannalta sopiva.

Kuviossa 3 on esitetty kaavamaisesti suurennettuna eräs toinen keksinnön mukaisen telan pintakerroksen ja 35 välikerroksen rakenne sekä niiden liittyminen runkosylin- 5 84506 teriin. Kuviossa on välikerroksessa 4 kolme erillistä osa-välikerrosta 4a, 4b ja 4c. Ne on muodostettu esimerkiksi ruiskuttamalla metallia ja keraamista komponenttia samanaikaisesti termisellä ruiskutusmenetelmällä runkosylinte-5 rin 2 pintaan, jolloin yhdellä seossuhteella on muodostettu ensimmäinen osavälikerros 4a. Tämän jälkeen on syötettävien materiaalien seossuhdetta ja mahdollisesti myös materiaaleja muutettu siten, että lämpölaajenemiskerroin muuttuu haluttuun suuntaan. Tämän jälkeen kerros 4b on 10 ruiskutettu vastaavalla tavalla kerroksen 4a pinnalle, jonka jälkeen seossuhdetta ja/tai materiaaleja on jälleen muutettu kerroksen 4c ruiskuttamiseksi. Tämän jälkeen on tela sitten päällystetty keraamisella pintakerroksella 3.

Kuvioiden 2 ja 3 mukaisissa ratkaisuissa on lähin-15 nä runkosylinteriä 2 oleva välikerroksen 4 osa tai osavälikerros 4a lähes puhdasta metallia, jolloin se ei läpäise kosteutta ja estää siten korroosion välikerroksen 4 ja runkosylinterin 2 välisessä rajapinnassa. Tästä syystä on lähinnä runkosylinteriä olevan kerroksen tai kerroksen 20 osan oltava korroosiota kestävää materiaalia, kuten ruostumatonta terästä tms. Lähempänä pintakerrosta olevien kerrosten metallin korroosiokestävyyden ei tarvitse olla niin suuri ja se voidaan valita vapaammin sopivan lämpö-laaj enemiskertoimen aikaansaamiseksi.

25 Välikerroksen ja pintakerroksen valmistamiseen käytetään edullisimmin termisiä ruiskutusmenetelmiä kuten kaasu- tai nestestabiloitua plasmaruiskutusta, liekkiruis-kutusta, hypersoonista liekkiruiskutusta tai detonaatio-ruiskutusta. Eri kerrokset tai niiden osat voidaan valmis-30 taa samalla tai eri menetelmällä.

Edellä selityksessä ja piirustuksissa keksintöä on kuvattu esimerkinomaisesti eikä sitä ole sidottu siihen. Yhtenäisen välikerroksen metallikomponentti voidaan muodostaa yhdestä tai useammasta metallista ja metallien 35 seossuhde voi muuttua esimerkiksi kerroskorkeuden mukai- 6 84506 sesti siten, että toisen metallin osuus lisääntyy keraa-min tavoin samassa suhteessa tai eri suhteessa halutun välikerroksen rakenteen ja lämpölaajenemisominaisuuksien mukaisesti. Vastaavasti keraaminen komponentti voi sisäl-5 tää yhtä tai useampaa keraamista materiaalia ja eri materiaalien suhde toisiinsa voi olla vakio tai se voi vaihdella. Peräkkäisistä osavälikerroksista tehdyssä ratkaisussa osavälikerrosten metallit voivat olla samoja tai eri metalleja samoin kuin keraami voi olla mikä tahansa aiem-10 min mainituista tarkoitukseen sopivista keraamivaihtoeh-doista. Osavälikerrokset voidaan muodostaa samalla tavoin kuin yksi yhtenäinen välikerros siten, että seossuhde osa-välikerroksen paksuudella telan säteen suunnassa muuttuu sopivamman sovituksen aikaansaamiseksi.

Claims (10)

1. Paperikoneen puristintela, jossa on metallinen runkosylinteri (2), keraaminen pintakerros (3) ja runkosy-5 linterin (2) ja pintakerroksen (3) välissä välikerros (4), tunnettu siitä, että välikerros (4) on keraamista ja metallista muodostettu komposiittiyhdiste ja että kom-posiittiyhdisteen komponenttien seossuhde on erisuuri välikerroksen (4) eri osissa telan säteen suunnassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puristintela, tunnettu siitä, että komposiittiyhdisteen komponenttien suhde on sellainen, että metallisten komponenttien osuus on suurimmillaan runkosylinterin (2) läheisyydessä ja pienenee säteen suunnassa etäisyyden kasvaessa 15 runkosylinteriin (2) samalla, kun keraamisten komponenttien osuus kasvaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen puristin-tela, tunnettu siitä, että välikerros (4) on muodostettu yhtenäisestä komposiittiyhdistekerroksesta ja 20 että komponenttien seossuhde telan (1) säteen suunnassa muuttuu olennaisesti jatkuvasti.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen puristin-tela, tunnettu siitä, että välikerros (4) on muodostettu ainakin kahdesta osavälikerroksesta (4a - 4c).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen puristintela, tunnettu siitä, että kukin osavälikerros (4a - 4c) on muodostettu samoista komponenteista ja että kunkin välikerroksen (4a - 4c) komponenttien seossuhde on erilainen.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen puristintela, tunnettu siitä, että koko välikerroksen (4) lämpölaajenemiskerroin on pienempi kuin runko-sylinterin (2) lämpölaajenemiskerroin.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 35 puristintela, tunnettu siitä, että välikerroksen β 84506 (4) lämpölaajenemiskerroin on suurin runkosylinterin (2) vieressä ja pienin pintakerroksen (3) vieressä.

7 84506 (

8. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen puristin-tela, tunnettu siitä, että osavälikerrosten (4a - 5 4c) komponenttisuhteet on valittu siten, että lämpölaaje nemiskerroin muuttuu olennaisesti tasaisesti osaväliker-roksesta (4a - 4c) toiseen runkosylinteristä (2) pintakerrokseen (3).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen puristintela, 10 tunnettu siitä, että kunkin osavälikerroksen (4a - 4c) lämpölaajenemiskerroin on erilainen.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen puristin-tela, tunnettu siitä, että kunkin osavälikerroksen (4a - 4c) lämpölaajenemiskerroin on pienempi kuin runkosy- 15 linterin (2) lämpölaajenemiskerroin ja että lämpölaajenemiskerroin on suurin runkosylinterin (2) vieressä olevassa osavälikerroksessa (4a) ja pienin pintakerroksen (3) vieressä olevassa osavälikerroksessa (4c). 9 84506