FI84739B - Foerfarande och anordning vid pressbehandling av fiberbana. - Google Patents

Description

84739

Menetelmä ja laite kuiturainan puristuskäsittelyssä Förfarande och anordning vid pressbehandling av fiberbana 5 Keksinnön kohteena on menetelmä kuiturainan puristuskäsittelyssä, jossa kuiturainasta poistetaan vettä ja mahdollisesti sen ominaisuuksia muutoinkin hallitaan nippipuristusvaiheella, jossa kuituraina johdetaan vastakkaisten puristuselimien muodostaman puristuvyöhykkeen läpi, jonka puristusvyöhykkeen alueella kuiturainaan kohdistetaan kuumennusvaikutus.

10

Lisäksi keksinnön kohteena on keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen tarkoitettu laite, joka käsittää kuumennettavan sylinterin tai telan, jonka vaipan ulkopinta muodostaa vastaelementin kanssa puristus-vyöhykkeen, jonka kautta on johdettu käsiteltävä kuituraina.

15

Paperirainasta saadaan puristamalla poistettua vettä niin, että rainan kuiva-ainepitoisuus ka = 40-45 %. Loppu vesi on ollut poistettava haihduttamalla, mikä kuluttaa energiaa olennaisesti enemmän kuin puristamalla aikaansaatu vedenpoisto massayksikköä kohti. On tunnettua tehostaa 20 vedenpoistoa korottamalla puristukseen menevän rainan ja siinä olevan veden lämpötilaa esim. höyrylaatikoilla. Näillä 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.

.. . 25

Paperikoneiden tuotantonopeuksien kasvaessa on nippipuristuksena suoritettava vedenpoisto muodostunut nopeuden nostamista rajoittavaksi pullonkaulaksi. Tämä johtuu siitä, että telaparin muodostamat puristin-nipit ovat alueeltaan lyhyitä, joten suurilla nopeuksilla rainan vii- 30 pymäaika niissä jää lyhyeksi. Yritettäessä kasvattaa vedenpoistotehoa nippipainetta lisäämällä, tullaan tietyllä viivapaineella sille rajalle, jossa nippipaineen lisääminen ei enää auta, sillä rainan struktuuri ei enää kestä puristusta.

35 Ennestään tunnetaan myös impulssikuivatus- eli kuumapuristusmenetelmiä, joiden osalta viitataan esimerkkinä US-patenttiin nro 4 324 613, jonka mukaisesti paperirainaa puristetaan telanipissä, jossa toinen tela tai sylinteri on pintakuumennuksella kuumennettu yli 100°C lämpötilaan.

2 84739

Mainitussa nipissä paperirainan pintavesi saadaan höyrystymään ja paineinen höyry puhaltaa paperin kuidukon välitiloihin puristettua vettä puristinhuopaan. Tällä tunnetulla puristusmenetelmällä saavutettu kuiva-ainepitoisuus on varsin hyvä, mutta ongelmana on suuren nopeuden koneen 5 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 puristuskudoksen ja telojen kestävyyden suhteen.

10 Kuten edellä esitetystä selviää, on ennestään tunnettua lämmittää puris-tustelan tai sylinterin pintaa tarkoituksena ns. impulssikuivatuksen aikaansaaminen tai rainan irtoamisen aikaansaaminen. Eräs edullinen ennestään tunnettu puristintelan tai kalanteritelan kuumennustapa on ulkopuolinen kosketukseton induktiivinen pyörrevirtakuumennus.

15

Impulssikuivatusprosessissa vedenpoistuman rainasta määrää lähes täysin kuumatelan tai -sylinterin lämpötila ja nippiaika. Ennestään tunnetut kuumatelat on lämmitetty kuumapuristusnipin ulkopuolella, jolloin kuuma-telan pintaan joudutaan kohdistamaan voimakas lämpöshokki ja lämpöhäviöt 20 ympäristöön muodostuvat varsin suuriksi.

Esillä olevaa keksintöä sivuavan tekniikan tason osalta viitataan myös US-patenttiin 4,704,191 (Beloit Corp.), jossa on esitetty sellainen pitkänippipuristin, jossa puristusvoima saadaan ainakin osittain aikaan · 25 magneettisesti niin, että pitkänippikengällä on toista kenkää tai telaa vasten laaja otsapinta ja puristusvoima tai sen jakautuman säätö toteutetaan magneettisilla voimavaikutuksilla. Impulssikuivatusta tai mag-neettikengän aktiivista käyttöä sylinteripinnan lämpötilatason olennaiseen kohottamiseen ei tässä US-patentissa ole esitetty, vaikka luonnol-30 lisesti magneettikengän käytön yhteydessä saattaa syntyä pyörrevirta-häviöitä, joilla saattaa olla vähäinen lämmitysvaikutus.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on luoda ratkaisuja edellä kosketeltuihin ongelmiin. Keksinnön lähtökohtana on ollut telapinnan induk-35 tiokuumennus, jolla on useita luontaisia etuja, joita kaikkia ei ole voitu ottaa aiemmin tehokkaasti hyötykäyttöön.

3 84739

Lisäksi keksinnön kohteena on aikaansaada sellainen menetelmä ja laite, jossa puristustelapinnan kuumennuksessa, etenkin impulssikuivatuksen yhteydessä, voidaan huomattavasti lieventää sylinteri- tai telapinnan lämpöshokkia ja näin luoda laajemmat mahdollisuudet pintamateriaalin ja 5 muun konstruktion valinnassa.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen tela- tai sylinteri-pinnan ja sitä vasten puristettavan paperirainan kuumennusmenetelmä, jossa on toteutettavissa entistä parempi lämmönjohtuminen ja pienemmät 10 lämpöhäviöt niin, että nippiaikaa voidaan lyhentää ja/tai telan lämpötilaa alentaa ja/tai vedenpoistoa tehostaa.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että sylinterin 15 tai telan pintaa, joka osaltaan muodostaa puristusvyöhykkeen, kuumennetaan sähkömagneettisella induktiolla pyörrevirtoihin perustuen puristus-vyöhykkeellä, jonka läpi raina johdetaan välittömässä kontaktissa mainittuun sylinteri- tai telapintaan niin, että samalla puristusvyöhykkeen alueella lämpö siirtyy induktiokuumennetusta sylinteri- tai telapinnasta 20 kuiturainaan.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, 25 että mainittu laite käsittää yhdistetyn kuumennus- ja puristuskengän, joka on tuettu kannatuselimeen, että mainitussa yhdistetyssä kuumennus-puristuskengässä on vastepinta, jolla kohdistetaan puristusvaikutus kuiturainaan nauhaelimen tai vas-30 taavan välityksellä, ja että mainitun kengän yhteydessä on magnetointikela tai -kelat, joiden avulla kohdistetaan pyörrevirtoihin perustuva induktiokuumennusvaikutus puristuselementin kuiturainan puoleiseen ulkokerrokseen, joka on sähköä 35 johtavaa materiaalia.

* 84739

Keksinnön menetelmällä ja laitteella siirretään sähkömagneettisen induktion periaatteella energiaa nipin aikana telaan, josta energia välittömästi siirtyy lämpönä rainaan saaden aikaan tarkoitetun höyrystymispro-sessin. Koska keksinnössä energiaa tuodaan samanaikaisesti samaan paik— 5 kaan, kun sitä kuluu, ei telan kokema lämpöshokki ole yhtä voimakas kuin ennestään tunnetuilla menetelmillä. Induktion tuottama lämpömäärä ja pinnan kautta siirtyvä lämpömäärä voidaan tehon säädöllä asettaa yhtä suuriksi. Lisäksi energiaprofiili telassa induktiokuumennuksen tuottamana on likimain samanmuotoinen kuin telan pinnasta poistuvan energian aiheut-10 tama profiili, eli lämpö tuodaan sinne, mistä se kuluukin. Poikkisuuntai-nen kuumennusprofiili voidaan säätää säätämällä ferriittien etäisyyttä telasta tai magnetointikelan muodostuessa useista erillisistä keloista näiden tahoa erikseen säätämällä.

15 Aiemmin telaan aiheutettu voimakas lämpöhokki saadaan pienenemään. Telan lämpötila ei laske nipin aikana, jolloin lämmön siirto nipin loppuvaiheessa on tehokkaampaa tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna.

Keksinnössä sovelletaan pyörrevirtoihin perustuvaa magneettista induktio-20 kuumennusta kuumasylinterin tai -telan yhteydessä, jonka ulkopinta on sähköä johtavaa materiaalia, mutta ei välttämättä ferromagneettista ainetta.

Keksinnön edullisessa sovellusmuodossa induktiokuumennin on integroitu 25 puristuskenkänippirakenteisiin niin, että lämpö synnytetään nimenomaan kenkänipin alueella eli lämpö tuotetaan siellä, missä se kulutetaankin eli siirretään vaikuttamaan rainaan.

Keksinnön mukainen integroitu kuumennus- ja puristuskenkä voi olla joko 30 hydrostaattinen tai hydrodynaaminen tai niiden yhdistelmä. Käytettäessä kengän yhteydessä hydraulisia painekammioita, joka kohdistavat painevai-kutuksen suoraan kuumatelan yli kulkemaan hihnaan, joka painaa rainaa kuumatelan vaippaa vasten, on edullista käyttää hydraulinestettä esim. öljyä tai vettä myös magneettikelan jäähdytysnesteenä sijoittamalla 35 magneettikelat mainittujen hydraulisten kuormituskammioiden yhteyteen myöhemmin tarkemmin selostettavalla tavalla.

5 84739

Keksinnössä voidaan paremman lämmönjohtumisen ansiosta lyhentää nippi-aikaa ja/tai laskea telan pintalämpötilaa ja/tai tehostaa vedenpoistoa.

Keksinnössä voidaan telapinnoitteena edullisesti käyttää sähköä johtavaa 5 keräämiä, joka on valittavissa kestämään lämpöshokit, mekaanisen kulutuksen ja sillä on saatavissa sopiva rainan irtoaminen telapinnalta.

Sovellettaessa keksintöä impulssikuivatukseen lämpöenergia on edullisesti kohdistettavissa kuumennussylinterin tai -telan sähköä johtavaa keräämiä 10 olevaan verraten ohueen ulkovaippapintaan. Kuumennus syvyys on keraamivai-pan paksuuden ja/tai sen alla olevan eristekerroksen ja/tai induktiivisen kuumennuksen taajuuden valintaan perustuvalla tunkeutumissyvyyden asetuksella saatavissa sellaiseksi, että induktiolaitteelle tuotu lämpöenergia ehtii siirtyä nipissä tai nipeissä rainaan.

15

Keksinnön suosituin sovellusmuoto on impulssikuivatus, jonka vaatima suuri energiavirta aiheuttaa lämpötilan voimakkaan kohoamisen telassa. Tämän keksinnön avulla pienennetään telan lämpötilavaihtelua kierroksen aikana. Tällä tavoin luodaan mahdollisuudet vapaampaan telapinnan mate-20 riaalivalintaan, joka puolestaan edesauttaa impulssikuivatuksen tehdas-mittakaavaista toteuttamista.

Keksinnön mukaisesti voidaan saada aikaan induktiokuumennusjärjestely, jolla on hyvä hyötysuhde ja laitetoteutukset saadaan verraten pieniksi 25 kooltaan ja muutoinkin edullisiksi.

Keksinnön ansiosta saadaan myös lämpöhäviöt ja tulipaloriskit merkittävästi pienemmiksi kuin esim. infrapunakuumennuksella.

30 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla ohei- ____ sen piirutuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovel- lusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole mitenkään ahtaasti rajoitettu.

35 6 84739

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaista induktiokuumennusta sovellettuna impulssikuivatuslaitteeseen, jossa käytetään kuumasylinteriä ja sen yhteydessä yhdistettyä puristus— ja magneettikenkälaitetta.

5 Kuvio IA esittää puristuspaineen jakautumaa kuvion 1 mukaisessa laitteessa.

Kuvio 2 esittää pystypoikkileikkausta keksinnön mukaisesta kuumennus-puristuskengästä. Kuvio on 2 samalla leikkaus II-II kuviosta 3.

10

Kuvio 3 esittää leikkausta III-III kuviossa 2.

Kuvio 4 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaista puristuskuumennuskenkää sen otsapinnan puolelta siis kuviossa 2 ylhäältäpäin nähtynä ilman 15 kuumasylinteriä.

Kuvio 5 esittää graafisesti telan lämpötiloja ja lämpövirtoja nippiajan funktiona.

20 Kuvio 6 esittää kaaviollista poikkileikkausta keksinnön yhteydessä käytettävästä kuumasylinterin eräästä edullisesta vaipparakenteesta.

Kuviossa 1 esitetty kuumapuristus- eli impulssikuivatuslaite käsittää suhteellisen suuren halkaisijan omaavan, käytöllä 10a varustetun kuu-25 masylinterin 10, jolla on sileä ulkopinta 10', joka muodostuu ferromagneettisesta aineesta tai sähköä johtavasta keraamikerroksesta tai muusta sähköä johtavasta aineesta.

Sylinterin 10 pinnan 10' peruslämpötilaksi T0 järjestetään esim.

30 T0 > 100°C kun pinta 10' kohtaa puristushuovan 12 pinnalla kuumapuris-tukseen tuotavan rainan W, jonka kuiva-ainepitoisuutta on merkitty KAln. Riippuen keksinnön mukaisen kuumapuristuslaitteen sijoituksesta prosessissa, KAin vaihtelee yleensä välillä KAln - 25...55 %.

35 Laitteeseen kuuluu lisäksi ennen puristus- ja magneettikenkälaitetta 30 sijoitettu puristintela 21, jolla on sileä vaippapinta 21' ja joka on 7 Θ4739 varustettu käytöllä 21a. Puristintela 21 on sijoitettu liukuhihnan 25 silmukan sisälle ja tela 21 muodostaa nipin N10 kuumasylinterin 10 kanssa. Raina W tuodaan puristushuovan 12 kannatuksessa suoraan nippiin N10 niin, että raina W tulee välittömästi sylinterin 10 induktiivisesti kenkälait-5 teella 30 kuumennettua sileää pintaa 10' vasten. Vastaavasti puristus-huopa 12 erotetaan toisen nipin N20 jälkeen rainasta W, joka seuraa sylinterin 10 sileää pintaa 10', jolta se erotetaan vapaana vetona Wp.

Keksinnössä käytetään yhdistettyä puristus- ja kuumennuskenkälaitetta 30, 10 joka on esitetty vain kaaviollisesti kuviossa 1 ja jonka rakenne ja toiminta selostetaan tarkemmin kuvioihin 2,3 ja 4 viitaten. Kuvion 1 mukaisesti kenkälaite 30 on sijoitettu nauhasilmukan 25 sisällä olevan poikkipalkin 30a yhteyteen. Kenkälaitteessa 30 on hydraulinesteellä kuormitettuja sylinterejä 31, joissa on männät 33, jotka kuormittavat 15 kuormituskenkiä 35. Kuormituskengissä 35 on painenesteellä toimivat puristus- ja voitelukammiot. Kengän 35 otsapinta 37 vastaa nauhasilmukan 25 sisäpintaa ja puristaa rainaa telan 10 pintaa 10' vasten vyöhykkeellä, jota kuviossa IA on merkitty C:llä. Mainitun vyöhykkeen pituus on esim. 300-400 mm. Ennen kenkää 35 on suihkulaitteet 28, joilla kohdistetaan 20 voiteluainesuihkut s nauhan 25 sisäpintaan. Kenkälaitteen 30 kuumen-nusenergia tuodaan sähkö- ja säätölaitteista, jota on kuviossa 1 ja 2 esitetty kaaviollisesti lohkona 100.

Kuvion 1 mukaisesti on ensimmäisen puristustelan 21 vaipan 21a sisäpuo-25 lelle sijoitettu toinen magneettikenkälaite 30', joka kohdistaa kuumennus vaikutuksen nauhan 25 kautta nipin N10 läpi kulkevaan rainaan W nimenomaan nipin N10 alueella. Laite 30' käsittää telavaipan 21a sisälle sovitetun stationäärisen akselin 30b, jonka yhteyteen on sovitettu yhdistetty puristus- ja kuumennuskenkä 35', joka voi olla samantapainen kuin 30 jälkimmäisen laitteen 30 kenkä 35. Puristustelan 21 vaippa 21a on varsin ohut ja se on sopivimmin sähköä johtamatonta ainetta. Kengän 35' kuumennus vaikutuksen tunkeutumissyvyys on sopivimmin ulotettu telan 10 pinnalle 10'. Laitetta 30' ei aina tarvita ja sen sijalle voidaan järjestää sinänsä tunnetut taipumakompensointilaitteet, jotka perustuvat telavaipan 35 21a sisäpintaan 21a' vaikuttaviin puristusliukukenkiin. Laitteen 30' on tarkoitus kuvata ja havainnollistaa sitä, että keksinnön mukaista yhdis- 8 84739 tettyä kuumennus-puristuskenkälaitetta voidaan käyttää myös telanippien yhteydessä ja telavaipan sisään sijoitettuna, vaikka laite 30 onkin keksinnön edullisin ja pääasiallisin sovellusmuoto.

5 Liukuhihnan 25 silmukan ympärille on järjestetty roiskeveden keräys-kaukalo 27. Toinen puristustela 20 on sileällä pinnalla 20' ja käytöllä 20a varustettu ja sen jälkipuolella on voiteluaineen keräyskaukalo 24, josta voiteluaine syötetään kierrätyslaitteella.

10 Toinen puristustela 20 muodostaa kuumasylinterin 10 kanssa nipin N20. jonka jälkeen raina W seuraa sylinterin 10 sileää pintaa 10' , jolta se erotetaan vetona Wp käytöllä varustetun johtotelan 13 avulla ja siirretään johtotelan 14 ohjaaman kuivatuskudoksen 15 kannatukseen. Kudos 15 vie rainan W kuivatusosalle, jossa vedenpoistoa jatketaan haihduttamalla.

15

Kuumapuristuslaitteen jälkeistä rainan W kuiva—ainepitoisuutta on merkitty KAout. Yleensä kyseinen kuiva-ainepitoisuus KAout - 50...75 %.

Paperirainaa W puristetaan suhteellisen pienipaineisen (p^ pitkänippi-20 puristuskengän 35 avulla hihnan 25 ja puristinhuovan 12 välityksellä kuumaa (T0 > 100°C) sylinterin 10 pintaa 10' vasten ja aikaansaadaan paperirainan W pintaa vasten olevan pinnan kuumeneminen esim. n. 100-150°C:n lämpötilaan. Mainittu pinnan 10' lämpötila sen tullessa rainan W kanssa kosketuksiin on alueella T0 - 175-550°C.

25

Kenkä 35 on hydrostaattinen, hydrodynaaminen tai niiden yhdiste. Kuumennus- ja pitkänippipuristusvaiheen C jälkeen paperirainaan W kohdistuva paine laskee hihnan 25 kireyden määräämälle tasolle p0 vyöhykkeellä D ja paperirainan W veden höyrystyminen tehostuu paineen laskun p! —> p„ 30 ansiosta. Paine pQ - T/R, missä T - hihnan 25 kiristys jännitys ja R -sylinterin 10 säde. Vyöhykkeen D jälkeen seuraa nipissä N20 tapahtuva intensiivinen puristusvaihe, jossa paperirainaa W puristetaan suurella paineella sylinterin 10 tai vastaavan telan ja puristustelan 20 välissä. Tätä vaihetta on kuviossa IA esitetty E:llä ja puristuspaineen maksimi on 35 tällöin sopivimmin praax2 - 8 MPa. Puristusvaiheessa E vesihöyry puhaltuu paperirainan W läpi aikaansaaden sen kuitujen välitiloissa olevan veden 9 84739 poispuhallusta ja näin ollen tehostuneen puristustuloksen ja entistä suuremman kuiva-ainepitoisuuden KAout.

Liukuhihnana 25 voidaan myös käyttää ns. joustohihnaa, jonka avulla tela-5 nippien N10 ja N20 vyöhykkeitä A ja E ja samalla niiden puristusaikaa voidaan pidentää ja puristusimpulssia nostaa. Tarvittaessa voidaan käyttää myös erillistä joustonauhaa, joka johdetaan kulkemaan liukuhihnan 25 ja huovan 12 välistä. Koska puristinhuovasta 12 ei voida puristaa vettä telojen onsipintoihin, on onsipinta tarvittaessa tehtävissä hihnaan 25.

10

Kuviossa IA esitetyssä vaiheeessa A, jossa nipissä N10 käytetään huippu-puristuspainetta pmaxl = 4 MPa, on kysymys ensimmäisestä kuumapuristus-vaiheesta. Vaihe B on paineen laskuvaihe, vaihe C on toinen esikuuma-puristusvaihe ja vaihe D on paineenlasku- ja höyrynmuodostusvaihe ja 15 vaihe E (huippupaine pmax2 ~ 8 MPa) on varsinainen (intensiivinen) puristus— ja läpipuhallusvaihe.

Kuviossa IA on esitetty vyöhykemerkintöjen A-E alapuolella olevalla keskirivillä (L) esimerkkejä mainittujen vyöhykkeiden edullisista pituuk-20 sista (mm) ja alimmalla rivillä (t) vastaavat viipymäajat (ms), kun käytetään koneen nopeutta v - 20 m/s.

Seuraavassa selostetaan kuvioihin 2,3 ja 4 viitaten keksinnön mukaisen kuumennus- ja puristuskengän eräs edullinen rakenne-esimerkki.

25

Kuvion 2 mukaisesti kenkälaite 30 on sijoitettu toimimaan kuumennettavaa sylinteriä 10 vasten. Sylinterissä 10 on vaippa 1, jonka ainakin ulkokerros on sähköä johtava, esim. keraamista materiaalia tai ferromagneettista ainetta. Laitteeseen 30 kuuluu puristuskenkä 35, joka sopivimmin 30 ulottuu rainan W koko leveydelle. Kenkään 35 on yhdistetty sarja kuor-mitusmäntiä 33, jotka on sovitettu kuormitussylintereihin 31. Kuormitus-sylintereihin 31 johdetaan paineväliaine putkien 32 kautta paineläh-teestä, jota kuviossa 2 on esitetty kaaviollisesti lohkona 60. Sylinterien 31 painetilasta on johdettu kapea kanava 34 kengän 35 läpi. Kanava 35 34 aukeaa kengän 35 keskimmäisen otsapinnan 37 kohdalta painetiloihin 36, joita rajoittavat kengän 35 sekä etu- että takareunalla otsapinnat 37 10 Θ4739 sekä kengän reunoilla otsapinnat 37a,37b. Johtamalla eri sylintereihin 31 eri paine voidaan paineen jakautumaa telan 10 aksiaalisuunnassa säätää. Eräitä vaihtoehtoisia rakenteita, joita keksinnön yhteydessä sovelletaan ja jotka koskevat nimenomaan hydrostaattista ja/tai hydrodynaamista 5 puristuskenkää on esitetty hakijan FI-patenttihakemuksessa nrot 860644 ja 861612.

Kuvioiden 2,3 ja 4 mukaisesti painetilojen 36 yhteyteen on järjestetty magneettikenkälaitteiden magneettikenkäsydämeksi 38 ferriittiosat, jotka 10 muodostuvat painetilojen pohjatasoja vastassa olevista osista 38c ja kiinteistä sisäosista 38b ja säädettävistä reunaosista 38a. Osien 38a ilmaraot V telavaipan 1 ulkopintaan 10' nähden on järjestetty säädettäviksi. Ferriittiosien 38c yläpinnalle on kiinnitetty eristekappale 41, jonka päällä on esim. kuparia oleva magneettikela 40, jossa on yksi tai 15 useampia kierroksia. Kelassa 40 on sopivimmin vain yksi kierros, joten kela koostuu kahdesta kupariliuskasta, joiden toiset päät on johtimella 52 ja kondensaattorilla C (kuvio 4) yhdistetty keskenään. Kelaliuskojen vastakkaiset päät on johtimilla 52 yhdistetty muuntajan 51 toisiokäämiin 51T. Kelaa 40,52,0 syötetään muuntajan 51 kautta vaihtosähkölähteestä 50 20 kuten kuviosta 4 selviää.

Kuvioiden 2 ja 3 mukaisesti magneettisydämen ferriittiosat 38a on järjestetty säädettäväksi niin, että niiden ilmarako V telapintaan 10' nähden on asetettavissa. Magneettisydän 38 muodostuu useista rinnakkai-25 sista sydänosista, joita kutakin erikseen säädetään askelmoottorilla 42. Askelmoottorit 42 ovat kiinnitetyt kannattimilla 43 puristuskenkään 35. Askelmoottoreissa 42 on akselit, jotka käyttävät säätömutteria tai karaa, joka on kohdassa 44 kiinnitetty säädettäviin ferriittiosiin 38a. Ilmavä-lejä V askelmoottoreilla 42 säätämällä voidaan hallita telan 10 aksiaa-30 lisuunnassa sitä magneettivuon tiheyden jakaumaa, jonka perusteella telan 10 vaipan 1 ainakin osassa syntyy seuraavassa tarkemmin selostettava induktiivinen kuumennusvaikutus.

Keksinnön sähköteknisen taustan osalta todetaan seuraavaa. Kun telan 10 35 tai sylinterin sähköä johtavaan ulkokerrokseen järjestetään muuttuva magneettikenttä, sen materiaalissa tunnetusti syntyy pyörrevirta- ja 11 84739 hysteresishäviviöitä ja materiaali lämpenee. Pyörrevirtojen teho (P) riippuu magneettikentän voimakkuudesta (B) ja magneettikentän muuttumistaajuudesta (f) seuraavasti 5 P ~ B2 f2 (1)

Telan 10 ulkokerroksen vaihteleva magneettikenttä sulkeutuu sydänten 38 ferriittiosien 38a,38b otsapinnan kautta ilmavälien V välitse. Tämä mag-10 neettikenttä indusoi telan 10 vaipan ulkokerrokseen pyörrevirtoja, jotka kerroksen resistanssin vuoksi synnyttävät lämpöä. Ulkokerrokseen indusoituvien pyörrevirtojen jakautuminen telan 10 säteen suunnassa x noudattaa lakia 15 Ix = I0e-*/Ä (2) missä

Ix on virtatiheys syvyydellä x telan vaippapinnasta 10' laskien, 20 I0 virrantiheys vaipan 10 pinnalla 10' ja S tunkeutumissyvyys. Tunkeutumissyvyydeksi on määritelty syvyys, jossa virtatiheys on laskenyt 1/e-osaan pinnan virtatiheydestä I0. 25 Tunkeutumissyvyydellä saadaan lauseke δ = 1 I I0l£ . läT (3) 2π\ ίμ Qs p on telan 10 ulkokerroksen materiaalin ominaisresistanssi, f magnetoi-30 misvirran taajuus ja μ ulkokerroksen keraamiaineen suhteellinen permea-biliteetti.

i2 84739

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

Keksinnössä käytetään yleensä lämmitystehoja, jotka ovat luokkaa 1,5 W/m.

5 Kuten tunnettua mitä pienemmät ilmavälit V ovat, sitä suurempi osa kelan 40 kautta laitteeseen johdetusta sähkötehosta siirtyy kuumennettavaan telan 10 ulkokerrokseen.

Kuvion 5 graafisen esityksen tarkoituksena on havainnollistaa keksinnön 10 mukaisessa yhdistetyssä puristus- ja kuumennusnipissä toteutuvaa telan pinnan suhteellista lämpötilaa T ja nipin alueella käsiteltävään rainaan W siirtyvää lämpövirtaa. Kuten tunnettua impulssikuivatusprosessissa vedenpoistuman määrää lähes täysin telan lämpötila T ja nippiaika t. Täten voidaan yleisesti kirjoittaa vedenpoistuma Q - q(T,t). Kuviossa 5 15 käyrät A viittaavat ennestään tunnettuihin menetelmiin, joissa nipissä toteutuva lämpövirta telapinnasta rainaan jyrkästi laskee (katkoviivoin esitetty käyrä). Vastaavasti telapinnan lämpötila laskee ennestään tunnetuissa menetelmissä (katkoviivoin ja kahdella pisteellä esitetty käyrä) kun lämpö tuodaan telaan nipin ulkopuolella. Keksinnön vaikutustapaa 20 kuvaavat kuviossa 5 käyrät B. Telapinnan lämpötila T pysyy koko nipin alueella olennaisesti vakiollisena (katkoviivoin esitetty käyrä). Lämpö-virta telapinnasta 10' rainaan W nippiajan funktiona alenee myös vain hyvin vähän (pistekatkoviivoin esitetty käyrä). Näin ollen keksinnön ansiosta, kun telapintaa 10' lämmitetään puristuksen aikana, on lämmön 25 siirtyminen huomattavasti tehokkaampaa (kuvion 5 käyrät B) puristusvaiheen lopussa kuin silloin kun telan lämmitys tapahtuu nipin ulkopuolella ennestään tunnetusti. Paremman lämmönjohtumisen ansiosta voidaan lyhentää nippiaikaa ja/tai laskea telan lämpötilaa ja/tai tehostaa vedenpoistoa.

30 Kuviossa 6 on esitetty kuumatelan 10 vaipan eräs rakenne-esimerkki. Vaippa muodostuu konstruktiometallia olevasta sisävaipasta 1, joka antaa telalle sen tarpeellisen lujuuden. Vaipan 1 ulkopinnalle on tehty eriste-kerros 2, joka on esim. sähköä- ja lämpöä eristävää keräämiä. Eristeker-roksen 2 ulkopinnalle on tehty ulkokerros 3, joka muodostaa telan 10 35 sileän ulkopinnan 10'. Ulkokerros 3 on sähköä johtavaa komposiittikeraa-mia, esim. boridikeraameja, jotka pohjautuvat titaanin ja zirkonin 13 84739 diborideihin. Kerroksen 3 keraamimateriaalin ominaisvastus on esim. alueella 2-10 Ω cm x 10-5. Ulkokerroksen 3 paksuus on esim. alueella 0,1-2 mm, eristekerroksen 2 paksuus on esim. alueella 3-10 mm. Ulkokerroksen 3 kovuus on esim. alueella 800-1000 HV ja taivutuslujuus esim. alueella 5 300-900 N/mm2.

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

10

Claims (14)

1. Menetelmä kuiturainan (W) puristuskäsittelyssä, jossa kuicurainasta (W) poistetaan vettä ja mahdollisesti sen ominaisuuksia muutoinkin 5 hallitaan nippipuristusvaiheella, jossa kuituraina (W) johdetaan vastakkaisten puristuselimien (10,35,20,21) muodostaman puristuvyöhykkeen (A,C,E) läpi, jonka puristusvyöhykkeen (A,C,E) alueella kuiturainaan (W) kohdistetaan kuumennusvaikutus, tunnettu siitä, että sylinterin tai telan (10) pintaa (10'), joka osaltaan muodostaa puristusvyöhykkeen 10 (A,C,E), kuumennetaan sähkömagneettisella induktiolla pyörrevirtoihin perustuen puristusvyöhykkeellä (A,C,E), jonka läpi raina johdetaan välittömässä kontaktissa mainittuun sylinteri- tai telapintaan (10') niin, että samalla puristusvyöhykkeen (A, C, E) alueella lämpö siirtyy induktiokuumennetusta sylinteri- tai telapinnasta (10') kuiturainaan (W) . 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää sovelletaan impulssikuivatuksessa kuiturainan (W) pinnan lämpötilatason kohottamiseksi alueelle T - 100-160°C. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää sovelletaan kuiturainan (W) telanippi- ja/tai kenkänippi-puristusvaiheessa, jossa rainasta (W) poistetaan olennainen määrä vettä puristamalla ja että mainitulla kuumennusvaikutuksella myös pienennetään 25 kuiturainassa (W) olevan veden viskositeettia ja muutetaan kuiturainan (W) elastisia ominaisuuksia niin, että vedenpoisto tehostuu mainitussa nipissä tai nipeissä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että menetelmässä käytetään sylinteri- tai telapintaa (10'), joka on välittömässä kosketuksessa käsiteltävään kuiturainaan (W) ja että mainitun iduktiokuumennusvaikutuksen tunkeutumissyvyys kuumennettavan sylinterin tai telan (10) radiaalisuunnassa rajoitetaan sylinterin tai telan (10) ulkokerroksen (3) rakenteen (kuvio 6) ja/tai tnduktiokuumen-35 nuksen sähkötaajuuden (f) valinnalla. 15 84739

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä sovelletaan yhdistettyä induktiokuumennus- ja puristuskenkää (35), jonka yhteydessä käytetään sopivimmin ilraaväli-säädettäviä ferriittisydämiä (38) ja hydrostaattisesti ja/tai hydrodynaa- 5 misesti kuormitettuja painevyöhykkeitä ja jolla kengällä (35) kohdistetaan kuumennus-ja puristusvaikutus läpäisemättömän hihnan (25) kautta (kuviot 2,3 ja).

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu 10 siitä, että menetelmässä kuumennusvaikutuksen jakautumaa kuumennettavan telan tai sylinterin (10) aksiaalisuunnassa säädetään ferriittisydämen (38) ilmavälisäädöllä, magnetoitävän sähkötehon ja/tai sen taajuuden säädöllä.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukaisen menetelmän toteuttamiseen tarkoitettu laite, joka käsittää kuumennettavan sylinterin tai telan (10;21), jonka vaipan (1) ulkopinta (10') muodostaa vastaelementin kanssa puristusvyöhykkeen (A,C,E), jonka kautta on johdettu käsiteltävä kuitu-raina (W), tunnettu siitä, 20 että mainittu laite käsittää yhdistetyn kuumennus- ja puristuskengän (35;35'), joka on tuettu kannatuselimeen (30a;30b), että mainitussa yhdistetyssä kuumennus-puristuskengässä (35; 35') on 25 vastepinta, jolla kohdistetaan puristusvaikutus kuiturainaan (W) nauha-elimen (25) tai vastaavan välityksellä, ja että mainitun kengän (35;35') yhteydessä on magnetointikela (40) tai -kelat, joiden avulla kohdistetaan pyörrevirtöihin perustuva induktio-30 kuumennusvaikutus puristuselement in (10) kuiturainan (W) puoleiseen ____ ulkokerrokseen, joka on sähköä johtavaa materiaalia.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteessa on kuiturainan (W) poikkisuunnassa pitkänomainen puris-35 tuskenkä (35), joka muodostaa vastassa olevan telan tai sylinterin (10) kanssa puristusvyöhykkeen (C), li 84739 että mainitun puristusvyöhykkeen (C) läpi on johdettu kulkemaan läpäisemätön puristushihna (25) ja puristuskudos (12) tai -kudokset (12), että mainitun puristuskengän (35) yhteydessä on magnetointikela (40) tai 5 —kelat ja magneettisesti hyvin johtavaa materiaalia oleva magneettisydän (38) tai -sydämet, että mainitun sydämen tai -sydänten osien (38a) ilmavälit (V) vastassa olevan telan ulkopinnan (10') kanssa on järjestetty säädettäväksi kuumennusvaikutuksen poikittaisen jakautuman säätämistä varten (kuviot 2,3, ja 4). 10

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitun puristuskengän (35) yhteydessä on yksi tai useampia kuor-mitusmäntiä (35), jotka on sovitettu paineväliaineella kuormitettavien 15 sylinterien (31) yhteyteen, että mainitun puristuskengän (35) vastatelan tai -syliterin (10) puoleisessa otsapinnassa on paineväliaineella kuormitettavat tilat (36), joita ulkoapäin tulee rajoittamaan puristushihna (25), 20 että mainituilla tiloilla (36) on otsapinnat (37), jotka rajoittavat yhdessä mainitun puristusnauhan (25) kanssa painenestetilat, jotka kuormittavat nippivyöhykettä (C), 25 että mainittuihin tiloihin (36) on sijoitettu sähkömagneettinen kela (40) tai kelat, joihin johdetaan vaihtosähköä sähkölähteestä (50).

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitut magneettisydämet (38) muodostuvat mainittuihin paineneste- 30 tiloihin (36) sijoitetuista ferriittisydänosista (38a,38b,38c), joiden ainakin yksi niistä osista, jotka muodostavat ilmavälin (V) vastaelemen-tin ulkopinnan (10') kanssa, on järjestetty asemaltaan toimimoottoreilla (42) säädettäviksi kuumennusvaikutuksen tason ja/tai jakautuman säätämistä varten. 35 17 84739

11. Jonkin patenttivaatimuksen 7—10 mukainen laite, tunne ttu siitä, että mainittu vastatela tai sylinteri (10), jonka ulkovaippaan kuumennusvaikutus kohdistetaan, käsittää sähköä johtavan ulkokerroksen (3), jonka sisäpuolella on sähköä johtamaton eristekerros (2), jonka 5 sisäpuolella on rakennemetallia oleva sylinterin tai telan runkovaippa (11), joka antaa sylinterille (10) tai telalle pääasialliset lujuusominaisuudet (kuvio 6).

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että 10 mainittu ulkokerros (3) muodostuu sähköä johtavasta keraamista.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu sähköä johtava keraami on boridikeraameja, jotka sopivimmin pohjautuvat titaanin ja zirkonin diborideihin. 15

14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitun sähköä johtavan keraamin kerroksen (3) paksuus on alueella 0,1-2 mm, ja/tai että mainitun sähköä johtavan keraamin ominais-vastus on alueella 1-15 Ω cm x 10-5. 20 ie 84739