FI84639B - Foerfarande och anordning foer att utveckla turbulens och diffusion i inloppslaodan av en pappersmaskin. - Google Patents

Description

84639

Menetelmä ja laite turbulenssin ja diffuusion kehittämiseksi paperikoneen perälaatikossa Förfarande och anordning för att utveckla turbulens och diffusion i inloppsIidan av en pappersmaskin 5

Keksinnön kohteena on menetelmä turbulenssin ja diffuusion kehittämiseksi paperikoneen perälaatikossa, jossa menetelmässä perälaatikkoon 10 syötetään lisänestettä ja/tai -kaasua, sopivimmin vettä tai vesihöyryä, jolla indusoidaan perälaatikon huulikanavan massasuspensiovirtaukseen turbulenssia.

Lisäksi kohteena on paperikoneen tai kartonkikoneen perälaatikko, joka 15 käsittää jakotukin, turbulenssigeneraattorin ja huulikanavan, joka suppenee massasuspension virtaussuunnassa ja päättyy huuliaukkoon, jonka kautta massasuihku purkautuu muodostusviiralle tai muodostusvii-rojen väliseen muodostuskitaan.

20 Tunnettua on, että perälaatikossa virtaavan massasuspension kuidut pyrkivät voittopuolisesti orientoitiimaan virtauksen suuntaan, siis konesuuntaan, ikäänkuin tukit virrassa. Konesuuntaisen orientaation vallitsevuutta lisää vielä massasuihkun ja viiran välinen nopeusero, jota usein monestakin syystä on käytettävä. Tämän vuoksi ennestään 25 tunnettuja perälaatikkoja käyttävillä paperikoneilla valmistetun rainan konesuuntaisen vetolujuuden MO suhde MD/CD poikkisuuntaiseen vetolujuuteen CD pyrkii tulemaan aivan liian suureksi, mikä on erittäin suuri haitta etenkin painopapereilla. Tämä haitta on tullut entistä korostuneemmin esiin nykyaikaisissa painomenetelmissä, kuten laserpainatuk-30 sessa, jossa paperin toinen pinta äkkinäisesti kuumennetaan. Erityisen korostuneesti liian suuri vetolujuussuhde MD/CD tulee esille kitaforme-reillä.

Paperikoneen perälaatikossa käytetään erilaisia turbulenssigeneraatto-35 reita ja diffuusoreja, joilla pyritään aikaansaamaan huulivirtaukseen ja huulisuihkuun sopiva diffuusio- ja turbulenssitaso, mikä on tärkeää paperin hyvän formaation ja riittävän pienen vetolujuussuhteen kone-suunta/poikkisuunta - MD/CD saavuttamiseksi.

2 84639

Perälaatikolssa käytetään ennestään tunnetusti yleisimmin turbulenssin aikaansaamiseen pääasiallisesti virtauksen suuntaisten seinämien kitkan aikaansaamia nopeuseroja, jotka vaikuttavat poikkisuunnassa massavir-tauksen nopeus·, sakeus- ja turbulenssi-intensiteettiprofiileihin sekä 5 kuituorientaatioprofiileihin. Tunnetusti virtauksen pyörresarjat synty vät mainittujen seinämien vierelle siten, että pyörteet määrittävä vektori on kohtisuorassa virtauksen suuntaan nähden. Ennestään tunnetusti huulikanavassa aikaansaadun turbulenssikentän epäkohtana on se, että turbulenssin intensiteettitaso alenee liikaa huuliaukolle tultaes-10 sa sekä se, että pyörteiden muoto muuttuu massasuspensiovirtauksen kiihtyessä supistuvassa huulikanavassa pyörteiden pidentyessä huuli-kanavan kiihtyvässä massavirtauksessa.

Edellä esitettyjä epäkohtia on tietyin osin pyritty välttämään sijoit-15 tamalla perälaatikon huulikanavaan erilaisia mekaanisia hetularakentei-ta, joiden osalta viitataan FI-kuulutusjulkaisuihin 51229, 55372 ja 79568 sekä US-patentteihin 3 769 153, 3 843 470, 3 846 230, 3 856 619, 3 888 729, 4 765 868, 4 812 208 ja US-reissue-patenttiin Re. 28,269.

20 Ennestään tunnettujen hetularakenteiden turbulenssin pyörrekoon ja

Intensiteetin yhteensovittamisessa on ollut toivomisen varaa. Lisäksi useimmat tunnetut turbulenssihetulat ovat rakenteeltaan monimutkaisia ja valmistuskustannuksiltaan kalliita. Vapaasti huulikanavassa värähtelevät hetulat ovat alttiina materiaalivaurioille ja likaantumiselle.

25 Myös huulikanavan reuna-alueiden hallinta aiheuttaa mekaanisia ongelmia.

Perälaatikon turbulenssigeneraattoreita suunniteltaessa on vallinnut periaatteellinen ristiriita riittävän turbulenssitason aikaansaamisen 30 ja nopeus- ja sakeusprofiilien virheiden syntymisen välillä, koska turbulenssitason nostaminen ennestään tunnettuja turbulenssigeneraattoreita käytettäessä yleensä lisää mainittuja profiilivirheitä.

Ennestään tunnetuissa perälaatikoissa on perusongelmana se, etteivät ne 35 toimi optimaalisesti kaikissa olosuhteissa stabiilisuuden, eri profiilien tasaisuuden sekä turbulenssin sopivan pyörrekoon ja turbulenssi- I; 3 84639 intensiteetin suhteen. Lisäksi niiden optimaalinen käyttöalue on varsin suppea.

Esillä olevaan keksintöön lähiten liittyvän keksinnön tason osalta 5 viitataan FI-patenttihakemukseen 3108/73 (Crown Zellerbach Corp.), sekä US-patentteihin 3,970,513 ja 3,933,966. Näistä julkaisuista on ennestään tunnettua syöttää vettä tai höyryä perälaatikkoon ja myös sen huulikanavaan. Näistä julkaisuista ilmenevien menetelmien ja laitteiden tarkoituksena on kuitenkin kiihdyttää massavirtausta ja/tai estää perä-10 laatikon pintojen likaantumista ja kuitukimppujen kerääntymistä vir- tauskanavan kriittisiin kohtiin. Ei perälaatikon huulivirtauksen turbu-lenssitasoon, ei kuituorientaatioon eikä perälaatikkovirtauksen poikit-taisprofiileihin em. julkaisujen mukaisilla rakenteilla ole voitu merkittävästi vaikuttaa.

15

Epäkohtana ennestään tunnetuissa turbulenssigeneraattoreissa on ollut myös se, että kiinteillä ja mekaanisilla turbulenssin kehittäjillä turbulenssienergian taso riippuu massasuspension virtausnopeudesta eikä turbulenssienergiaa voida säätää virtausnopeudesta riippumattomasti.

20

Epäkohtana tunnetuilla kiinteillä ja mekaanisilla turbulenssin kehittäjillä on myös se, että niiden perustuessa massasuspension virtauskana-vassa olevien mekaanisten osien geometrian muutoksiin, ei turbulenssi-tasoa ja sen poikittista jakautumaa ole voitu säätää kuin kalliilla 25 rakennemuutoksilla, eikä ajonaikainen säätö ole ollut lainkaan mahdollista.

Esillä olevan keksinnön yleistarkoituksena on aikaansaada uusia ratkaisuja edellä kosketeltuihin ongelmiin.

30

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi menetelmä ja laite, jolla on tehokkaasti aikaansaatavissa sekä turbulenssia että diffuusiota perälaatikkovirtaukseen ilman liian suuria em. profiili-virheitä.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen menetelmä ja laite, jota soveltaen massasuspension huulikanavavirtaukseen synnytetty turbu- 35 4 84639 lenssikenttä pitää vetolujuussuhteen MD/CD riittävän pienenä erilaisilla formereilla.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen mene-5 telmä Ja laite paperikoneen perälaatikkoon turbulenssienergian säätämiseksi, jolla turbulenssienergian tasoa voidaan helposti säätää myös ajonaikana ilman rakennemuutoksia.

Keksinnön ei-välttämättömänä lisätarkoituksena on aikaansaada sellainen 10 menetelmä ja laite, jolla voidaan turbulenssienergiaa tarkasti jakaa rainan poikkisuunnassa erilaisten poikkisuuntaisten profiilien hallintaa ja säätöä varten.

Keksinnön ei-välttämättömänä lisätarkoituksena on aikaansaada sellainen 15 menetelmä ja laite, joka soveltuu käytettäväksi myös monikerrosrainoja esim. kartonkirainoja valmistettaessa niin, että keksinnön menetelmällä ja laitteella voidaan saada aikaan stabiilit rajakerrokset eri massa-kerrosten välille.

20 Keksinnön ei-välttämättömänä lisätarkoituksena on aikaansaada myös sellainen menetelmä, jossa huulikanavavirtaukseen voidaan synnyttää tarvittaessa myös helikaalista turbulenssia. Tämän turbulenssimuodon pääperiaatteiden osalta viitataan hakijan äskettäin jätettyyn ei-julkiseen FI-patenttihakemukseen 895548.

25

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että lisä-nestettä Ja/tai -kaasua syötetään perälaatikon huulikanavan olennaisesti koko leveydelle ulottuvina massasuspension päävirtauksen suuntaisina 30 lamellimaisina suihkuina, joiden välillä virtaa massasuspensiovirtauk-sen kerros tai kerroksia.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, että turbulenssigeneraattorin jättöpuolen tasoon on järjes-35 tetty yksi tai useampi, olennaisesti perälaatikon koko leveydelle ulottuva suihkuputki, jossa on suuri joukko massasuspension virtaussuuntaan 5 84639 suunnattuja suutinreikiä ja että mainittu suihkuputki tai -putket on yhdistetty nesteen ja/tai kaasun syöttöpumppuun.

Keksinnön mukaisesti perälaatikon huulikanavaan syötetyillä nesteen 5 ja/tai kaasun lamellimaisilla suihkuilla voidaan turbulenssienergian tasoa säätää paperikoneen käydessä ilman perälaatikon rakenteellisia muutoksia. Lisäksi tarvittaessa voidaan turbulenssitasoa säätää myös rainan poikkisuunnassa ja z-suunnassa.

10 Kun keksinnön mukaisesti perälaatikon huulikanavaan syötetään suurella nopeudella massavirtauksen suuntaan lamellimaisia suihkuja nestettä ja/tai kaasua, joka synnyttää turbulenssia rajakerroksen nopeuseroon ja/tai imploosioilmiöön perustuen, voidaan turbulenssitasoa säätää muuttamalla nesteen tai kaasun virtausnopeutta ja/tai määrää. Keksinnön 15 mukaisesti syötettävän nesteen tai kaasun määrä on hyvin pieni verrattuna massasuspension virtausmäärään. Alustavien arvioiden mukaan keksinnön mukaisesti syötettävän nesteen ja/tai kaasun määrä on n. 0,5-2 %, sopivimmin n. 1 % massasuspension määrästä, joten lisävällaineen syöttö el vaikuta haitallisesti massan sakeuteen tai sen muihin ominai-20 suuksiin.

Keksinnön mukaisesti syötettävien lamellisuihkujen nopeus on olennaisesti suurempi, yleensä n. 2-10 kertaa suurempi kuin syöttökohdalla kulkevan massavirtauksen nopeus.

25

Keksinnössä käytetään nimenoman lamellimaisia, perälaatikon koko leveydelle ulottuvia suihkuja, jotka huulikanavassa sekoittuvat ja diffun-doituvat massavirtaukseen. Tämän vuoksi keksinnön mukainen nesteen ja/tai kaasun syöttö ei aiheuta pitkittäisiä vanoja muodostuvaan rai-30 naan.

Keksinnön mukaiset suihkuputket sijoitetaan edullisimmin turbulenssi-generaattorin turbulenssiputkien vaakarivien väleihin sekä turbulenssi-putkirivien ja/tai perälaatikon huulikanavan seinämien väleihin vaaka-35 suuntaisesti. Suihkuputkien suutinaukkosarjat tehdään edullisimmin tarkkuusvalmisteisesti esim. laser- tai elektronisuihkutyöstöä käyttäen niin, että saadaan tarkasti mitoitetut ja riittävän tiheällä jaolla 6 84639 olevat suutlnaukkosarjat, joissa tapahtuu suuri paineenpudotus. Tällä päästään siihen, että neste- tai kaasusuihkujen syöttö tapahtuu tasaisella tai tietyllä asetetulla poikittaisella profiililla perälaatikon koko leveydellä.

5

Tarvittaessa suihkuputket voidaan tehdä helposti vaihdettaviksi niin, että esim. turbulenssitason poikittaista profiilia vodaan hallita käyttämällä erilaisella poikkisuuntaisella suutinjaolla ja/tai mitoituksella olevia suihkuputkia.

10

Keksinnön mukaisesti voidaan päällekkäiset eri suihkut huulikanavavir-tauksen pääsuunnan tasossa suunnata pienessä kulmassa ristikkäin toisiinsa nähden, jolloin huulikanavavirtaukseen voidaan saada myös heli-kaalista pyörteilyä.

15

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovel-lusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole mitenkään ahtaasti rajoitettu.

20

Kuvio 1 esittää kaaviollisena sivukuvana paperikoneen perälaatikkoa, jossa sovelletaan keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta.

Kuvio IA esittää suuremmassa mittakaavassa kuvioon 1 merkittyä yksi-25 tyiskohtaa turbulenssigeneraattorin jättöreunaa.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen turbulenssigeneraattorin jättöreunaa kuvioon 1 merkitystä suunnasta B katsottuna, siis massasuspensiovir-tauksen vastakkaissuuntaan katsottuna.

30

Kuvio 3 esittää leikkausta A-A kuviossa 2.

Kuvio 4 esittää aksonometrisena kuvantona yksityiskohtaa keksinnön menetelmässä ja laitteessa käytetystä eräästä edullisesta suihkuputkesta. 35 7 84639

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisesti perälaatikon huulikanavaan syötettyjen vesisuihkujen jakautumaa ja diffundoitumista konesuuntaisena pystyleikkauksena.

5 Kuvio 6 esittää keksinnön menetelmässä käytettävää erästä suihkuputkea kuvioon 1 merkitystä suunnasta B nähtynä.

Kuvio 7 esittää suihkuputken suutinaukon erästä edullista toteutusesi-merkkiä.

10

Kuvio 8 esittää suihkuputken poikkileikkauksena suutinaukon muotoilua ja mitoitusta.

Kuvio 9 esittää kaaviollisesti ja osittain lohkokaaviona erästä mahdol-15 lista keksinnön menetelmän yhteydessä käytettävää säätöjärjestelmää.

Kuvio 10 havainnollistaa keksinnön mukaisesti vaikuttavia vesilamelli-suihkujen ja massavirtauksen keskinäisiinn rajakerroksiin syntyvää turbulenss ikenttää.

20

Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti eräs pääasiallisesti ennestään tunnettu perälaatikko, jossa keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta voidaan soveltaa. Perälaatikon huulikanavan 15 jättöpäässä olevan, kärkilistan 18 säätämän huuliraon G kautta syötetään massasuspensio-25 suihku J rintatelan (ei esitetty) yli kulkevalle muodostusviiralle tai viirojen väliseen muodostuskitaan. Perälaatikko käsittää massasuspensi-on virtaussuunnassa F ensin jakotukin 11, sen jälkeen jakoputkiston 12, joka avautuu tasauskammioon 13. Tasauskammion 13 jälkeen seuraa turbulenss igeneraattori 14, jossa on lukuisia rinnakkaisia ja päällekkäisiä 30 virtausturbulenssiputkia 21, jotka alkavat tasosta 14a ympyräpoikki- pintaisena ja päättyvät tasoon 14b suorakaidepoikkipintaisena kuviosta 2 näkyvällä tavalla.

Generaattorin 14 turbulenssiputkiston jättötasoon 14b on sovitettu kek-35 sinnön mukaisesti suihkuputkisto 20. Tämän jälkeen seuraa kiilamaisesti suppeneva huulikanava 15, joka päättyy säätökarojen 19 profiloiman kärkilistan 18 kohdalla huuliaukkoon G. Perälaatikon huulikanava 15 8 84639 rajoittuu yläpuoleltaan ylähuuliseinämään 17 ja alapuoleltaan alahuu-liseinämään 16. Perälaatikko on alustarakentelden 10 varassa.

Kuvion 2 mukaisesti turbulenssigeneraattorin 14 turbulenssikanavat 21 5 rajoittuvat vaakaseiniin 22 ja pystyseiniin 23. Turbulenssiputkia 21, jotka ovat jättötasossa 14b suorakulmaisen poikkileikkauksen omaavia, on suuri joukko rinnakkain ja useissa päällekkäisissä riveissä niin, että päällekkäisissä riveissä pystyseinät 23 ovat vaihesiirrossa keskenään massasuspensiovirtauksen F vanaisuuden estämiseksi.

10

Seuraavassa selostetaan keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen pääperiaatteet aluksi lähinnä kuvioihin 2,3 ja 4 viitaten. Turbulenssigeneraattorin 14 jättötasolla 14b on turbulenssikanavien 21 vaakarivien ylä- ja alapuolella sekä niiden väleissä vaakasuorat suihkuputket 20, 15 joihin syötetään vettä tai vesihöyryä suurella ylipaineella. Suihku- putkissa 12 on niiden huulikanavan 15 puoleisella sivulla suuri joukko suutinaukkoja 25, joiden eräitä edullisia jakoja ja muotoiluja selviää kuvioista 4 ja 6.

20 Kuvion 4 mukaisesti suihkuputkien 20 suutinaukot 25 ovat kapeita rako-suuttimia, joiden pituussuunta on n. 45°:n kulmassa suihkuputkien 20 aksiaalisuuntaan nähden. Suihkuputket 20 ulottuvat vaakasuunnassa koko perälaatikon leveydelle. Keksinnön menetelmän mukaisesti suihkuputkien 20 kautta syötetään perälaatikon koko leveydellä vettä, vesihöyryä tai 25 jotain muuta sopivaa väliainetta lameliimaisinä suihkuina W hyvin suurella paineella niin, että suutinaukkojen 25 kautta purkautuvien suihkujen W lähtönopeus vx on olennaisesti ja yleensä n. 2...10 kertaa suurempi kuin paperimassan virtausnopeus v0 huulikanavan alkupäässä eli suihkujen W purkauskohdalla.

30

Kuviosta 5 selviää suihkunputkista 20 syötettävien lamellimaisten suihkujen Ug.U.W]^ jakautuminen ja ulottuvuus huulikanavan 15 pituussuunnassa ja konesuuntaisessa pystytasossa. Kuviosta 10 ilmenee suihkujen V ja niiden välisten massavirtausten F rajakerrokseen R nopeuseron v^v,, 35 johdosta syntyvä turbulenssikenttä (massavirtauksen nopeus - v0 ja la-mellisuihkujen W nopeus - vx). Kuviossa 10 näkyy suuremmalla nopeudella vx virtaavien vesilamellien W ja pienemmällä nopeudella v„ virtaavien li 9 84639 massavirtausCen F välisen rajakerroksen R pyörrekenttä, josCa kuviossa 10 näkyvät turbulenssipyörteet T1,T2,T3, joiden pyörrevektorin suunta on vaakasuuntainen ja poikittainen vesisuihkujen tf ja paperimassan virtaus suuntaan F nähden.

5

Kuvion S mukaisesti suihkut WQ,W,Wx ulottuvat turbulenssigeneraattorin 14 jättötasosta 14b alkaen lamellimaisina ja kiilamaisesti pyörteilyn ja diffuusion johdosta supistuvina välikerroksina huulikanavan 15 pituudelle Li. Tämän pituuden jälkeen seuraa huulikanavan pituusosuus 10 1¾. jolla vesisuihkut W ja massavirtaus F ovat keskenään täysin sekoit tuneet niiden välisten rajakerrosten R turbulenssin ja diffuusion ansiosta. Edellä esitetyt mitat Lx ja L2 ovat esim. alueilla Lx - 10. . .800 mm ja 1¾ - 0. . .700 mm.

15 Kuviossa 5 on alahuuliseinämän 16 yhteydessä olevaa reunasuihkua merkitty W0:lla ja ylähuuliseinämän 17 yhteydessä olevaa reunasuihkua V^llä ja niiden välissä olevia välisuihkuja W:llä. Korostettakoon tässä yhteydessä, että suihkujen poikkileikkaus konesuuntaisessa pys- tytasossa on olennaisesti samanlainen perälaatikon koko leveydellä.

20

Keksinnössä lamellisuihkuina W^W-^W syötetään vettä tai höyryä hyvin pieni määrä massasuspensiovirtaukseen nähden. Lamellisuihkuina V syötettävän väliaineen määrä on yleensä n. 0,5-2 %, sopivimmin n. 1 %, massasuspension virtausmäärästä, joten väliainesuihkuilla W ei ole 25 haitallista vaikutusta massasuspension ominaisuuksiin tai sakeuteen.

Päällekkäiset suihkut W voidaan järjestää huulikanavavirtauksen F pääsuunnan tasossa pienessä esim. n. 5-15° kulmassa ristikkäin, jolloin huulivirtaukseen voidaan synnyttää helikaalista pyörteilyä.

30 Kuvioissa 6,7 ja 8 on esitetty eräitä edullisia esimerkkejä keksinnön mukaisen suihkuputkiston 20 mitoituksesta. Kuvion 6 mukaisesti suihku-putken halkaisijaa on merkitty D:llä. Halkaisija D on yleensä alueella D - 4...12 mm, sopivimmin alueella D - 4...8 mm. Rakosuuttimien 25 korkeutta on merkitty H:11a, leveyttä M:11a, keskinäistä jakoa K:11a 35 sekä kallistuskulmaa suihkuputken 20 aksiaalisuuntaan nähden a:11a.

Edellä esitetyillä suihkuputken 20 halkaisijan D arvoilla suutinrakojen 10 84639 25 dimensiot ovat edullisesti esim. seuraavat H - 1...10 mm, sopivimmin H - 2...5 mm, K - 0,2...5 mm, sopivimmin K - 0,5...2 mm, M - 0,2...2 mm, sopivimmin M - 0,5...1 mm.

5 Kuvio 7 esittää erästä edullista suihkuputkien 20 suutinaukkojen 25b muotoilua ja mitoitusta. Suutinaukot 25b supistuvat vesivirtauksen suunnassa Wk alkaen dimensiosta S0 päättyen dimensioon Sx. Mitat Sq.Sj ja p ovat esim. seuraavat S0 - 5...10 mm, Sj - 1...5 mm ja p - 1... 10 mm. Tämän suutinaukon 25b muotoilun ansiosta suihkun virtausnopeus Wk kiih-10 tyy suutinraossa. Kuvion 8 mukaisesti pyöreäpoikkipintaisen suihkuput-ken 20 yhteydessä on sarja pyöreäpoikkipintaisia suutinreikiä 25a. Jos suihkuputkien 20 sisähalkaisija on alueella D - 2...10 mm, on suutin-reikien 25a halkaisija d yleensä alueella d - (0,1...1) x D. Suutinreikiä 25a voi myös olla useita päällekkäin tai vinoon pinoittuina.

15

Keksinnön mukaisten suihkuputkien 20 suutinaukot 25,25a,25b valmistetaan edullisesti tarkkaan jakoon ja mittoihin laser-tekniikalla tai elektronisuihkutekniikalla, jolloin voidaan käyttää hyvin pieniä suu-tinaukkoja ja niiden tiheää jakoa niin, että suuttimissa syntyvä paine-20 häviö on verraten suuri, jolloin saadaan aikaan tasainen tai tietty lamellisuihkujen W jakautuma poikkisuunnassa perälaatikon koko leveydellä. Tarvittaessa tätä poikkisuuntaista jakautumaa voidaan hallita käyttämällä nopeasti vaihdettavia suihkuputkia 20, joilla on poikkisuunnassa hieman erilainen suutinaukkojen 25 mitoitus ja/tai jako, 25 jolloin myös turbulenssitasoa poikkisuunnassa voidaan säätää homogeenisen rainan aikaansaamiseksi.

Keksinnön mukaisesti voidaan veden asemasta käyttää myös esim. vesihöyryä suihkuina W. Kutuna vesihöyry toimii suihkuina W lähinnä 30 imploosioilmiöön perustuen pääasiallisesti siten, että suurella nopeudella syötettävät kuumat höyrysuihkut W kylmän massasuspension kanssa tehokkaassa lämmönvaihtokontaktissa rajapinnoilla R romahtavat kokoon eli tapahtuu imploosio-ilmiö, sisäänpäin räjähtäminen, mikä tehokkaasti indusoi massasuspension turbulenssia ja etenkin mikroturbulenssia.

Kuviossa 9 on esitetty keksinnön taustaksi ja sen kokonaistoiminnan ymmärtämiseksi eräs mahdollinen säätöjärjestelmä, jolla keksinnön mu- l· 35 il 84639 kaista menetelmää ja laitetta voidaan ohjata. Korostettakoon, että voidaan käyttää monia erilaisia säätöjärjestelmiä ja että käytännössä toteutettavat säätöjärjestelmät voivat olennaisesti poiketa kuvion 9 yhteydessä vain periaatteellisesti esitettävästä. Kuvion 9 mukaisesti 5 moottorin 31 käyttämällä nestepumpulla 30 syötetään suutinputkiston 20 kautta edellä mainitut vesisuihkut W perälaatikon huulikanavaan 15. Pumpun 30 moottoria 31 ohjataan PID-säätimellä 32. Säätimeen 32 tuodaan paine-eron asetusarvo px. Lisäksi säätimelle 32 tuodaan mittaussignaalit huulikanavan 15 kokonaispaineen mittausyksiköstä 36 ja perälaatikon 10 ohikierron paineenmittausyksiköstä 37.

Kuviossa 9 esitettyyn edellä selostettuun säätöjärjestelmään liittyy perälaatikon muu säätöjärjestelmä, johon kuuluu massapumppu 33, joka syöttää paperimassasuspensiota jakotukkiin 11. Massapumpun 33 käyttö-15 moottoria 34 ohjataan PID-säätimellä 35, johon tuodaan kokonaispaineen asetusarvo p0 sekä kokonaispaineen mittaussignaali mittausyksiköstä 36. Järjestelmään kuuluu lisäksi PID-säätin 38, johon johdetaan paine-eron asetusarvo p2 ja mittaussignaali huulikanavan 15 kokonaispaineen mittausyksiköstä 36. Säätimen 38 avulla ohjataan ohikiertoa säätävän vent-20 tiilin 40 säätöyksikköä 39. Säätöyksikköön 38 tuodaan myös signaali ohikierron paineenmittausyksiköstä 37.

Mitä vielä kuviossa 10 esitettyyn virtausten F,W rajakerroksen R pyör-revanaan Ti.T2.T3 tulee, on korostettava, että käytännössä pyörrevanat 25 eivät virtausten W,F välillä ole välttämättä niin säännölliset kuin kuviossa 10 on esitetty, vaan rajakerrosten R turbulenssi on tietyissä rajoissa "kaoottinen" tapahtuma niin, että yksittäisten massapartikke-lien radan ennustaminen on käytännössä mahdotonta, kuten turbulenssin yleisluonteeseen kuuluu. Tästä turbulenssin luontaisesta kaoottisuudes-30 ta johtuen on myös kokeellisesti selvitettävä, mikä on kussakin sovelluksessa edullisin nopeuksien v^v,, suhde ja mikä on edullisin lamelli-suihkuj en W syöttömäärä.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksin-35 nöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.

Claims (14)

1. Menetelmä turbulenssin ja diffuusion kehittämiseksi paperikoneen perälaatikossa, jossa menetelmässä perälaatikkoon syötetään lisänestet- 5 tä ja/tai -kaasua, sopivimmin vettä tai vesihöyryä, jolla indusoidaan perälaatikon huulikanavan massasuspensiovirtaukseen (F) turbulenssia, tunnettu siitä, että lisänestettä ja/tai -kaasua syötetään perälaatikon huulikanavan (15) olennaisesti koko leveydelle ulottuvina massasuspension päävirtauksen suuntaisina (F) lamellimaisina suihkuina 10 (W.Wq.Wj^), joiden välillä virtaa massasuspensiovirtauksen kerros tai kerroksia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä huulikanavavirtauksen (F) turbulenssitasoa säädetään 15 muuttamalla perälaatikkoon syötettävän lisänesteen ja/tai höyryn virtausnopeutta (vx) ja/tai virtausmäärää.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäneste- tai kaasusuihkujen (W) nopeus (vx) on 2...10 20 kertaa suurempi kuin niiden syöttökohdalla virtaavan massasuspension nopeus (v„).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäneste- tai kaasusuihkujen (W) kokonaisvirtausmäärä on 25 n. 0,5...2 %, sopivimmin n. 1 %, massasuspension kokonaisvirtausmääräs-tä.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään perälaatikon turbulenssigeneraatto- 30 rin jättöpuolelle ja virtaussuunnassa (F) supistuvan huulikanavan (15) tulopuolelle sijoitettuja, perälaatikon koko leveydelle ulottuvia useita päällekkäisiä suihkuputkia (20), joissa on suuri joukko pieniä suu-tinaukkoja (25;25a;25b), joissa tapahtuu suhteellisen suuri painehävi-öt. 35

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä päällekkäiset neste- tai kaasusuihkut (W) 13 84639 suunnataan huulikanavavirtauksen päätasossa pienessä kulmassa ristik-käin niin, että huulikanavavirtaukseen synnytetään myös helikaalista turbulenssia.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää sovelletaan paperin tai kartongin valmistuksen monikerrostekniikassa syöttämällä lisäneste- tai kaasusuihkujen (W) välisiksi massakerroksiksi eri massalaatuja ja aikaansaamalla lisäneste- ja/tai kaasusuihkuista (W) stabiilit rajakerrokset, jotka eivät 10 olennaisessa määrin sekoita eri massakerroksia keskenään tai sekoittavat niitä hallitusti.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä perälaatikon ylähuuliseinämän (17) ja/tai 15 alahuuliseinämän yhteyteen suihkutetaan neste- tai kaasusuihkut (W^l^), joilla aikaansaadaan pintaturbulenssia.

9. Paperikoneen tai kartonkikoneen perälaatikko, joka käsittää jakotu-kin (11), turbulenssigeneraattorin (14) ja huulikanavan (15), joka 20 suppenee massasuspension virtaussuunnassa (F) ja päättyy huuliaukkoon (G), jonka kautta massasuihku (J) purkautuu muodostusviiralle tai muo-dostusviirojen väliseen muodostuskitaan, tunnettu siitä, että turbulenssigeneraattorin (14) jättöpuolen (14b) tasoon on järjestetty yksi tai useampi, olennaisesti perälaatikon koko leveydelle ulottuva 25 suihkuputki (20), jossa on suuri joukko massasuspension virtaussuuntaan (F) suunnattuja suutinreikiä (25,25a,25b) ja että suihkuputki tai -putket (20) on yhdistetty nesteen ja/tai kaasun syöttöpumppuun (31).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen perälaatikko, tunnettu 30 siitä, että suihkuputket (20) on sijoitettu turbulenssigeneraattorin (14) päällekkäisten turbulenssikanavien (21) rivien väleihin.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että suihkuputket (20) on lisäksi sijoitettu huulikanavan (15) 35 alahuuliseinämän (16) ja/tai ylähuuliseinämän (17) tuntumaan.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 9-11 mukainen perälaatikko, t u n - i4 84639 n e t t u siltä, että suihkuputkien (20) suutinaukot (25,25a,25b) on valmistettu riittävän pienillä dimensioilla ja riittävän tiheällä jaolla laser-tekniikalla tai elektronisuihkutekniikalla.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 9-12 mukainen perälaatikko, tun nettu siitä, että suihkuputket (20) ja niiden suutinaukot (25,25a,25b) on siten mitoitettu, että syötettävän lisäväliaineen käytetyillä paineilla suihkuputkien (20) kautta syötettävät lamellisuihkut (W,W0,W1) tulevat saamaan nopeuden (v^ , joka on 2...10 kertaa syöttö-10 kohdalla virtaavan massasuspension nopeus (vQ) .

14. Jonkin patenttivaatimuksen 9-13 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että yhden tai usemman suihkuputken (20) suutinaukko-jen (25) mitoitus ja/tai jako suihkuputken (20) pituussuunnassa on 15 määrätyllä tavalla vaihteleva siten, että saadaan aikaan massasuspen-siovirtauksen poikkisuunnassa sen tavoiteltu turbulenssitason jakautuma. i5 84639