FI84736C - Turbulensgenerator i inloppslaodan av en pappersmaskin. - Google Patents

Description

84736

Paperikoneen perälaatikon turbulenssigeneraattori Turbulensgenerator i inloppslädan av en pappersmaskin 5 Keksinnön kohteena on paperikoneen perälaatikon turbulenssigeneraattori, jolla saadaan aikaan massasuspensiovirtaukseen sisäistä mikroturbu-lenssia, millä parannetaan virtauksen homogeenisuutta, joka turbulenssigeneraattori käsittää turbulenssiputkiston, jossa on useita päällekkäisiä ja rinnakkaisia turbulenssiputkia, jotka alkavat turbulenssi-10 generaattorin puolella poikkileikkaukseltaan pääasiallisesti ympyränmuotoisina muuttuen virtaussuunnassa vähitellen ja jouheasti tasosivui-seksi kennostorakenteeksi, jonka kunkin kennon - mahdollisia reuna-kanavia lukuunottamatta - virtauspoikkipinnat on keskenään olennaisesti yhtä suuria ja saman muotoisia ja joka kennostorakenne on turbu-15 lenssigeneraattorin lähtötasossa olennaisesti täyteläinen.

Ennestään tunnetusti käytetään erilaisissa paperikoneen perälaatikois-sa turbulenssigeneraattoreita, joissa massasuspensiovirtaus jaetaan turbulenssiputkiin osavirtauksiksi, jotka purkautuvat turbulenssi-20 generaattorin lähtöpuolella kiilamaisesti suppenevaan huulikanavaan.

Huulikanavan huuliaukosta massasuspensiosuihku purkautuu muodostusvii-ralle tai kahden vastakkaisen viiran rajoittamaan muodostuskitaan.

Ennestään tunnetaan ja on yleisesti käytössä sellainen perälaatikko, 25 jonka turbulenssigeneraattorissa on massasuspension virtaussuunnassa ensiksi reikälevy. Tässä reikälevyssä on päällekkäisissä riveissä suuri määrä virtausreikiä, jotka avautuvat reikien halkaisijaa laajempiin turbulenssiputkiin. Nämä turbulenssiputket alkavat pyöreäpoikkipintai-sina koaksiaalisesti mainittujen reikälevyjen virtausreikien kanssa ja 30 kääntyvät hieman pystytasossa toisiaan kohti. Turbulenssigeneraattorin jättöpuolelle tultaessa turbulenssiputket ovat muuttuneen jouheasti poikkipintaisiksi niin, että niissä on esim. pystysuuntaiset ja vaakasuuntaiset seinämät. Pystysuunnassa päällekkäiset putket ovat porrastettu toisiinsa niin, että päällekkäisten putkien pystyseinämät ovat 35 sivusuunnassa tietyllä vaihesiirrolla toisiinsa nähden.

Keksintöön lähiten liittyvän tekniikan tason osalta viitataan esimerkkeinä US-patenttiin 3 528 882, FI-patenttiin 51 229 sekä hakijan 2 84736 FI-patenttihakemukseen 892709 (hakemispäivä 2.6.1989).

Ennestään tunnettujen esim. edellä selostettujen ja muidenkin perälaa-tikkojen epäkohtana on ollut se, että niitä käyttäen saattaa muodostua 5 juovikasta paperia, jossa esiintyy konesuuntaisia juovia, poikkisuun-nassa yleensä samalla jaksolla kuin turbulenssigeneraatorin putkijako. Mittauksin on voitu lisäksi todeta, että perälaatikon huulikanavassa esiintyy turbulenssin intensiteetti- ja nopeusprofiileissa vaihtelua samalla putkijaolla. Mainittua vaihtelua ilmenee perälaatikkovirtauksen 10 kaikissa päällekkäisissä kerroksissa. Suurinta tämä vaihtelu on huuli-kanavan ala- ja yläseinämän pinnalla ja sen lähellä.

Ennestään tunnettuja turbulenssigeneraattoreita käytettäessä on esiintynyt ongelmia perälaatikon säädössä etenkin riittävän stabiilin perä-15 laatikon aikaansaamisessa. Ennestään tunnettuja virtausteknisiä ratkaisuja käytettäessä ovat perälaatikon toiminnan stabiilisuus ja virtauksen juovikkuuden välttäminen olleet toisilleen vastakkaisia tavoitteita.

20 Esillä olevan keksinnön päätarkoituksena on kehittää edelleen edellä selostettua hakijan käyttämää turbulenssigeneraattoria ja sen turbu-lenssiputkistoa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi turbulenssi-25 generaattori ja sen turbulenssiputkistorakenne, jolla voidaan ainakin osittain eliminoida edellä kosketellut ongelmat, joihin ennestään tunnetuilla menetelmillä ja virtausteknisillä ratkaisuilla ei ole voitu tehokkaasti vaikuttaa. Keksinnön tarkoituksena on parantaa myös virtauksen reuna-alueita lyhentämällä pystysuoria seinämiä ja parantamalla 30 kerrosten sekoittumista keskenään uudentyyppisellä putkikuviolla.

Keksinnön lisätarkoituksena on aikaansaada sellainen paperikoneen perä-laatikon turbulenssigeneraattori, jonka lähtöpuolella turbulenssiput-kistoista huulikanavaan purkautuvat osavirtaukset saadaan jaetuksi toi-35 siinsa nähden säännöllisesti mutta siten limitetyksi, että mainittu juovikkuusongelma suurimmaksi osaksi vältetään.

3 84736

Esillä olevan keksinnön lisätarkoituksena onkin saada aikaan uusi ratkaisu perälaatikkovirtauksen ja paperijuovikkuuden välttämisessä niin, että perälaatikon hyvä stabiilisuus saadaan samalla säilytetyksi.

5 Keksinnön lisätarkoituksena on aikaansaada sellainen perälaatikon tur-bulenssigeneraattorin kennostorakenne, joka on valmistuskustannuksiltaan ja -tekniikaltaan entistä edullisempi.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi 10 keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että turbulenssi-generaattorin lähtötasossa turbulenssiputkiston kennostorakenne on muodostettu sen tasakylkisistä kennokolmioista, joiden vierekkäiset ja päällekkäiset sivut tulevat välittömästi vastakkain, että mainitun kennostorakenteen kennokolmiot ovat vierekkäisissä päällekkäisissä 15 kennoriveissä poikkisuunnassa toisiinsa nähden siirrettyinä, ja että mainittujen kennokolmioiden kannat ovat vaakasuuntaiset muodostaen kennoston yläseinämän, alaseinämän sekä kennorivien väliseinämät.

Keksinnössä turbulenssigeneraattorin turbulenssiputkien lähtöpuolet on 20 muotoiltu kolmion muotoiseksi ja mainitut päällekkäiset putket ovat lähtöpuoleltaan porrastettu pystysuunnassa eri kohdille niin, että putkien nurkkien mahdollisesti aiheuttama virtaushäiriö ei tunnu huu-lisuihkussa.

25 Keksinnön mukaisesti sijoitetuista turbulenssiputkista huulikanavaan purkautuvat virtaukset saadaan limittymään säännöllisesti mutta kuitenkin keskenään niin, että perälaatikkovirtauksen juovikkuus sen eri kerroksissa ja perälaatikolla valmistetun paperin vastaava konesuuntai-nen juovikkuus voidaan suurelta osin välttää.

30

Keksinnön mukaisesti saadaan aikaan uusi turbulenssigeneraattori, joka on lisäksi valmistustekniikaltaan ja -kustannuksiltaan edullinen, koska turbulenssiputket voidaan muotoilla pyöreäpoikkipintaisesta putkesta muotti- ja tuurnatyökalulla tarkasti oikeaan muotoon yksinkertaisessa 35 ja nopeassa työvaiheessa. Lisäksi turbulenssiputket voidaan lähtöpuoleltaan kiinnittää yhteen esim. hitsaamalla täyteläiseksi kennostora- 4 84736 kenteeksi, joka purkaa massan huulikanavan tulopuolelle edullisella tavalla.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla 5 oheisen piirtuksen kuvioissa esitettyihin eräisiin keksinnön edullisiin sovellusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole ahtaasti rajoitettu.

Kuvio 1 esittää konesuuntaisena pystyleikkauksena erästä perälaatikko-10 rakennetta, jonka yhteydessä on edullista soveltaa keksinnön mukaista turbulenssigeneraattoria.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen perälaatikon turbulenssigeneraattoria kuvioon 1 merkitystä suunnasta A nähtynä.

15

Kuvio 3 esittää aksonometrisena kuvantona keksinnön mukaisen turbulens-siputkiston yhden turbulenssiputken muotoa ja sen jouheaa muuttumista pyöriöpoikkipintaisesta kolmiopoikkipintaiseksi.

20 Kuviossa 1 esitetty perälaatikkorakenne on pääasiallisesti ennestään tunnettu ja se selosteteaan vain keksinnön taustaksi ja erääksi sovellusympäristöksi. Perälaatikon massasuspensiosuihku J syötetään rintate-lan 10 yli kulkevalle muodostusviiralle 11. Perälaatikko käsittää ja-lustarakenteen 12, jonka päällä on alarunkopalkki 13. Palkin 13 etusei-25 nämään on kiinnitetty alahuulipalkki 14, jonka yläseinämä 14a rajoittaa yläpuolelleen huulikanavan 29, joka päättyy huuliaukokon 30. Huuli-kanavaa 29 rajoittaa yläpuolelta ylähuuliseinämä 14b, johon liittyvät suojarakenteet 28. Huuliaukon 30 kautta massasuspensiosuihku J syötetään viiralle 11 tai viirojen väliseen kitaan. Yläpuolelta huuliaukkoa 30 30 rajoittaa ja säätää kärkilista 26.

Massasuspensio tuodaan perälaatikkoon poikkisuuntaisen jakotukin 15 avulla, josta virtaukset jaetaan useisiin konesuuntaisiin jakoputkiin 16. Jakoputkista 16 massasuspensiovirtaus tulee tasauskammioon 17, 35 jonka lähtöpuolen päällä on yhde 18, joka avautuu yläpuolella olevaan tasauskammioon 19. Tasauskammiossa 19 on ilmatila V, joka toimii paine- 5 84736 vaihtelujen vaimentiraena. Yhteen 18 yläpää päättyy patoon 18a, jonka jälkeen seuraa ylijuoksu 19a. Pato 18a asettaa massasuspension pinnan C korkeuden.

5 Tasauskammion 17 jälkeen seuraa keksinnön mukainen turbulenssigeneraat-tori 20, jossa on virtaussuunnassa ensiksi reikälevy 21, jossa on viisi päällekkäistä vaakariviä (kuvio 2) virtausreikiä 21a. Kukin reikä 21a avautuu turbulenssigeneraattorin 20 turbulenssiputkeen 22, jotka alkavat reikänsä 21a kanssa koaksiaalisesti. Putkien 22 halkaisija D2 on 10 suurempi kuin reikien 21a halkaisija Dx. Mainittujen halkaisijoiden suhde D2/D]. on sopivimmin alueella Dz/D! - 1...2. Täten reikien 21a ja putkien 22 välillä on 90°:n porras, joka laajentaa virtauskanavaa massasuspension virtaussuunnassa F.

15 Turbulenssiputket 22 kääntyvät keskenään yhdensuuntaisten alkuosuuksien jälkeen pystytasossa vähän toisiaan kohti ja niiden virtauspoikkipinta muuttuu jouhevasti ja vähitellen pyöreästä poikkipinnasta kolmiopoikki-pinnaksi (kuvio 3) niin, että muodostuu turbulenssigeneraattorin 20 lähtötasolla 23 kuviossa 2 esitetty täyteläinen kolmiokennostorakenne.

20 Turbulenssigeneraattorin 20 lähtötasolla 23 koko virtauspoikkipinta on, turbulenssiputkien 22 seinämävahvuudet poislukien, virtauskennostona.

- · Turbulenssigeneraattorin 20 lähtötasolta 23 putkien osavirtaukset pur kautuvat kolmiokennostorakenteesta huulikanavaan 29, josta virtaus jatkaa nuolen F suunnassa huuliaukkoon 30.

: 25

Kuviosta 2 selviää turbulenssiputkiston jättöpään 23 keksinnön mukainen kennostorakenne, jossa turbulenssigeneraattorin 20 jättöpää muodostuu viidestä vaakasuuntaisesta kolmioputkirivistä RltR2,R3,R4 ja R5. Kol-mioputkista muodostuu kennoston lähtötasossa 23 vaakasuorat yläseinämät 30 24a ja 24b sekä kaksinkertaiset vaakasuorat väliseinämät 24. Yläseinämä 24a yhtyy huulikanavan 29 yläseinämään 14b juoheasti tai pienellä portaalla ja vastaavasti kennoston alaseinämä 24b yhtyy huulikanavan 29 alaseinämään 14a vastaavasti.

35 Turbulenssigeneraattorin 20 putket 22 ovat lähtötasossa 23 kuvion 2 mukaisesti tasasivuisen kolmion muotoisia, jonka kolmion sivujen uiko- 6 84736 mittaa on merkitty s:llä. Putkien seinämävahvuutta on merkitty b:llä. Kolmioputkien suut on jättöpäästään päällekkäisissä vaakariveissä Rj-Rs porrastettuna keskenään siten, että ne ovat sivusuunnassa siirtyneinä mitan s/8. Tällä tavoin ylimmän putkirivin Ri kennokolmion alakärki 5 tulee samaan pystytasoon kuin vastaavalla kohdalla olevan alimman putkirivin R5 kolmion yläkärki eli neljässä rivissä sivuttainen siirtymä on yhteensä s/2.

Turbulenssigenerattorin 20 reuna-alueilla perälaatikon pystysivuseinien 10 yhteydessä käytetään sopivia reunakanavia, joiden muoto saattaa kol-miomuodosta. Näihin reunakanaviin voidaan ennestään tunnetulla tavalla syöttää lisämassaa säädettävistä syöttöyhteistä.

Kuviossa 3 näkyy turbulenssiputken 22 muodon muuttuminen jouheasti pyö-15 reäpoikkipintaisesta putkimuodosta 22a väliosan 22b kautta kolmiopoik-kipintaiseksi putkiosaksi 22c. Osan 22c kolmiopoikkipinnalla on pyöristetyt kärjet, jotka muuttuvat lyhyellä putken pään osuudella 22d teräväkärkiseksi kolmiopoikkipintaiseksi muodoksi.

20 Turbulenssiputkien 22 kokonaispituus L on luokkaa L ~ 500 mm, väliosan 22b pituus 1¾ « 30-100 mm ja kolmio-osuuden 22c pituus L3 « 50-150 mm, sopivimmin noin 100 mm. Esimerkkinä kuviossa 2 esitetyn kennoston mitoituksesta voidaan todeta, että kolmion sivun mitta s — 20-40 mm ja seinämävahvuus b - 1-3 mm.

’ 25

Edellä selotettu ja kuviossa 2 esitetty tasasivuinen kolmiokennosto on yleensä keksinnön edullisin sovellusmuoto, mutta joissakin tapauksissa voidaan käyttää myös tasakyIkistä kennostoa, joista kaksi vierekkäistä kennoa muodostavat yhdessä suunnikkaan. Tässäkin tapauksessa kolmioken-30 nojen kannat ovat turbulenssigeneraattorin lähtötasossa 23 vaakasuorassa ja ne muodostavat kennorivien päätyseinät 24a,24b sekä väliseinät 24.

Putkien 22 muodostaman kennoston jättöpää muodostetaan jäykäksi kennos-35 torakenteeksi esim. hitsaamalla vierekkäisten kennojen vastakkain tule- 7 84736 vat seinämät toisiinsa ja hiomalla lähtötasossa 23 olevat hitsaus-saumat.

Kuviossa 3 esitetyt turbulenssiputket 22 valmistetaan pyöreäpoikkipin-5 täisistä putkista sopivimmin siten, että ulkopuolisella muottityökalulla muotoillaan ulkoapäin osuuden 22c,22d muoto pääasiassa kolmiomaiseksi ja sopivalla sisäpuolisella tuurnatyökalulla vedetään putkien 22 sisämitta tarkasti lopullisiin mittoihin. Lisäksi putket 22 kiillotetaan sisältä korkeakiiltoon.

10

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

Claims (7)

8 84736

1. Paperikoneen perälaatikon turbulenssigeneraattori (20), jolla saadaan aikaan massasuspensiovirtaukseen (F) sisäistä mikroturbulenssia, 5 millä parannetaan virtauksen homogeenisuutta, joka turbulenssigeneraattori (20) käsittää turbulenssiputkiston, jossa on useita päällekkäisiä ja rinnakkaisia turbulenssiputkia (22), jotka alkavat turbulenssigene-raattorin (20) tulopuolella poikkileikkaukseltaan pääasiallisesti ympyränmuotoisina muuttuen virtaussuunnassa vähitellen ja jouheasti taso-10 sivuiseksi kennostorakenteeksi, jonka kunkin kennon - mahdollisia reu-nakanavia lukuunottamatta - virtauspoikkipinnat on keskenään olennaisesti yhtä suuria ja saman muotoisia ja joka kennostorakenne on turbu-lenssigeneraattorin (20) lähtötasossa (23) olennaisesti täyteläinen, tunnettu siitä, että turbulenssigeneraattorin (20) lähtötasossa 15 (23) turbulenssiputkiston kennostorakenne on muodostettu sen tasakyl- kisistä kennokolmioista, joiden vierekkäiset ja päällekkäiset sivut tulevat välittömästi vastakkain, että mainitun kennostorakenteen kenno-kolmiot ovat vierekkäisissä päällekkäisissä kennoriveissä (RJ...R,,) poikkisuunnassa toisiinsa nähden siirrettyinä, ja että mainittujen 20 kennokolmioiden kannat ovat vaakasuuntaiset muodostaen kennoston yläseinämän (24a), alaseinäraän (24b) sekä kennorivien (1^...1^) vä-liseinämät (24).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen turbulenssigeneraattori, t u n -25 n e t t u siitä, että mainitun kennostorakenteen kennokolmiot ovat turbulenssigeneraattorin (20) lähtötasossa (23) tasasivuiset (kuvio 2).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen turbulenssigeneraattori, tunnettu siitä, että mainittu sivuttainen kennokolmioiden siir- 30 tymä on sellainen, että ylimmän kennorivin (^) kennokolmioiden alakärki on samassa pystytasossa kuin alimman kennorivin (R5) yläkärki (kuvio 2).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen turbulenssigeneraattori, tunnettu siitä, että päällekkäisten kennokolmioiden mainittu 35 sivuttainen siirtymä on noin s/8, missä s - kolmiokennon kannan ulkomitta. 9 84736

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen turbulenssigeneraattori, tunnettu siitä, että turbulenssiputkien (22) pituus L on luokkaa L « 500 mm ja että sen kolmiopoikkipintaisen osuuden (22c) pituus L3 on L3 » 50-150 mm, sopivimmin L3 = 100 mm. 5

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen turbulenssigeneraattori, tunnettu siitä, että mainitut turbulenssiputket (20) on muodostettu ympyräpoikkipintaisesta putkesta muotoilemalla muotti- ja tuurna-työkalulla sen toisen pään puoli kolmiopoikkipintaiseksi osuudeksi 10 (22c) sekä väliosuudeksi (22b), jolla kolmiopoikkipinta liittyy ympyrä- poikkipintaosuuteen (22a).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen turbulenssigeneraattori, tunnettu siltä, että turbulenssiputkien (22) kennokolmiot tii- 15 visti vastakkain ladottuna on hitsattu päistään toisiinsa turbulenssi-generaattorin (20) lähtötason (23) kohdalta. ίο 84736