FI85040C

FI85040C - Draeneringslist foer pappersmaskin.

Info

Publication number: FI85040C
Application number: FI874118A
Authority: FI
Inventors: Karl-Dieter Fuchs
Original assignee: Feldmuehle Ag
Priority date: 1985-04-13
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1992-02-25
Also published as: EP0256009B1; FI874118A0; FI874118A; FI85040B; JPS62502483A; DE3513320A1; US4789433A; EP0256009A1; WO1986006117A1; DE3666597D1

Description

85040

Vedenpoistolista paperikonetta varten Dräneringslist för pappersmaskin Tämä keksintö koskee vedenpoistolistaa paperikonetta varten veden poistamiseksi paperikoneen viiralla olevasta kuitumas-sasta, joka on varustettu pääasiassa viiran suuntaisella, viiraa tukevalla tukipinnalla, johon liittyy ainakin yksi vettä tyhjiön avulla poistava, tukipintaan nähden alaspäin siirretty vedenpoistopinta.

Vedenpoistolistoja, joita myös kutsutaan foileiksi, on jo pitkään käytetty tavanomaisina rakenneosina paperikoneissa, joiden tunnusmerkkinä rekisterivalsseihin verrattuna on hyvin suuri vedenpoistoteho, so. paperikoneissa voitiin huomattavasti lyhentää märkäosan pituutta foilien käyttämisen ansiosta. Toisissa tapauksissa oli foileja käyttämällä mahdollista nostaa paperikoneen nopeutta märkäosan pituutta muuttamatta.

Suuri vedenpoistonopeus aiheuttaa kuitenkin huomattavia ongelmia arkinmuodostumisen yhteydessä, so. tavanomaisilla kuitususpensiosakeuksilla on kuituaineilla ja täyteaineilla taipumus flokkautua karkeasti. Tämän flokkautumisen pienentämiseksi ja mahdollisuuksien mukaan sen poistamiseksi on kehitetty korkeaturbulenssimassasyöttö, joka huolehtii siitä, että paperikoneen viiralle joutuu hyvin jakautunut kui-tuainesuspensio, jossa mikroturbulenssi on tasainen.

Tämä aineen turbulenssi pienenee paperikoneen viiralle syötön jälkeen suhteellisen lyhyen ajanjakson jälkeen, jolloin lyhyellä ajanjaksolla tarkoitetaan muutamia millisekunteja, so. paperikoneessa 20-100 cm viiramatkan jälkeen ei kuituai" nesuspensiossa enää ole mitään mikroturbulenssia, mikä estäisi täyteaineen ja kuitujen flokkautumisen. Turbulenssi voidaan sinänsä käsittää pienten pyörteiden kerääntymänä, jolloin pyörteen kestoaika on sitä lyhyempi mitä pienempi pyörre on.

2 85040

Suurten pyörteiden kehittäminen ei ole toivottavaa koska keskipakovoimat tällöin aiheuttavat sekoittumista, mikä jälleen heikentää arkinmuodostumista. Korkeaturbulenssimassa-syötön avulla aikaansaatu mikroturbulenssi kuituainesuspen-siossa häviää, kuten edellä on todettu, suspensiosta pääasiassa jo ennenkuin se on saavuttanut ensimmäisen vedenpoisto-listan, esimerkiksi viirapöytälistan tai foililistan.

Patenttijulkaisussa DE-A 23 37 676 on tämän vuoksi jo ehdotettu vedenpoistolistan varustamista kourulla, joka sijaitsee tukialueen sisällä ja jonka tarkoituksena on muodostaa sekoituskanava. Tämän avulla aikaansaatu vaikutus on kuitenkin hyvin pieni koska vedellä täyttynyt kouru käyttäytyy pääasiassa neutraalisti ja viira, joka koskettaa foililistan tukialuetta kourun kummaltakin puolelta, tiivistää kourun sen jälkeen kun se on täyttynyt vedellä. Hyvin vähäinen vii-ranopeuden aiheuttama veden poistuminen kourusta ei riitä sellaisen mikroturbulenssin aikaansaamiseksi viiralla, joka ulottuisi aina foilin vedenpoistopinnan alueelle.

Tämän keksinnön tehtävänä on siis saada aikaan vedenpoisto-lista paperikonetta varten, jonka avulla on mahdollista säilyttää mikroturbulenssi viiralla olevassa kuituainesus-pensiossa vast, säätää mikroturbulenssia ja kehittää se uu-*:·*: destaan.

Tämä tehtävä ratkaistaan vedenpoistolistan avulla paperikonetta varten, jonka tarkoituksena on poistaa vesi paperikoneen viiralla olevasta kuitumassasta, joka on varustettu pääasiassa viiran suuntaisella, viiraa tukevalla tukipinnal-la, johon liittyy ainakin yksi vettä tyhjiön avulla poista-"·] ‘ va vedenpoistopinta, jossa on useita viiran liikesuunnassa : ulottuvia kouruja, jolla on se tunnusmerkki, että vedenpois- ·;··! topinta on varustettu ainakin yhdellä kourulla, joka veden- ' . poistopinnan verhoviivan (Hilllinie) korkeudella ulottuu 90 - | 5°:n kulmassa viiran liikkeen suunnan kanssa.

3 85040

Vedenpoistopinnan porrastaminen foilin tukipinnan alapuolelle on tunnettu patenttijulkaisusta DE-A 24 18 851. Tukipinnan ja vedenpoistopinnan välille muodostetun portaan avulla voi tyhjiö vaikuttaa viiraan, jolloin tämä tyhjiö on säädettävä. Vedenpoistotehoa voidaan siis säätää. Mikroturbulens-seista riippuvaan hyvään arkinmuodostumiseen ei kuitenkaan käytännössä voida vaikuttaa tyhjiötä säätämällä. Vasta sijoittamalla kouru vedenpoistopinnan alueelle, jolloin viira ei peitä kourua, syntyy muutos virtauksessa, so. osa viiran läpi imeytyneestä vedestä puristuu takaisin virtauksen vaikutuksesta, jolloin se jälleen läpäisee viiran ja saattaa viiralla olevan kuituainesuspension liikkeeseen, so. siirtää kuituja ja täyteainehiukkasia ylöspäin ja saa siis aikaan mikroturbulenssin. Veto- ja paineiskujen avulla, sopivimmin kuitenkin paineiskujen avulla halutaan saada aikaan turbu-lenssivoimia kuituainesuspensiossa, joita esiintyy veden-poistolistojen etureunoissa. Painevoimien tai vetovoimien suuruus tulee tällöin määräämään spektraalijakautuman ja siis pyörrekoon kuituainesuspensiossa.

Tässä selityksessä käytetyllä käsitteellä kouru käsitetään ainakin vedenpoistopinnan profiilin osan yli ulottuvaa sy-vennystä, jolla sellaisenaan voi olla mielivaltainen poikki-leikkaus. Kourulla on kuitenkin sopivimmin kolmionmuotoinen tai trapetsinmuotoinen profiili vaikka muutkin monikulmio-muodot ovat mahdollisia. Keksinnön erään sopivan rakennemuo-don mukaan on kourun poikkileikkaus aallonmuotoinen, so. kouru on rajoitettu säteiden avulla. Aallonharjoja yhdistävää viivaa tai kolmi- tai trapetsiprofiilien peruspintaviivojen jatketta nimitetään verhoviivaksi. Kourusyvyys on tällöin tarkoituksenmukaisesti 2,5 - 70% foilin paksuudesta tällä alueella, siis vedenpoistopinnan alueella.

Kourun aallonmuotoisen poikkileikkauksen ansiosta saadaan sa-’ manaikaisesti kaksi etua. Ensinnäkin aallonmuodon vuoksi ylimenot foililistan poikkileikkausmuutoksien välillä ovat ' " pehmeitä, mikä keraamisten foililistojen valmistuksessa on • ♦ ♦ 4 85040 erittäin oleellinen seikka, koska karkeat poikkileikkausmuu-tokset sekä valmistukseen, siis jo keramiikkajauheen puristusvaiheen että tätä seuraavan vaiheen, eli sintrauksen yhteydessä johtavat epätasaiseen ainajakaumaan ja siis helposti jännityshalkeamiin, mutta toisaalta myös valmiissa osassa voivat lämpötilamuutokset, erityisesti karkeiden poikkileikkausmuutosten alueella, aiheuttaa jännityshalkea-mia.

Foilin tukipinta on, kuten yleensä, kiillotettu, so. sen keskikarkeusarvo Rg on 0,1 - 0,2 /um mutta sen tulisi kuitenkin sopivimmin olla jopa alle 0,1 ^um. Siihen liittyvä vedenpoistopinta ei ole kiillotettu vaan se on keksinnön erään sopivan rakennemuodon mukaan vain karkeasti hiottu niin, että karkausarvo on Ra on 0,5 - 10,0 /um. Tämän vuoksi syntyvä karkea pintarakenne aiheuttaa jo rajakerrosalueella tietyn vähäisen mikroturbulenssin kuituainesuspensiossa kun paperikoneen viiran nopeus on suurempi kuin 150 m/min.

Kourun poikkileikkauksen muodostavien aaltojen säteet ovat keksinnön erään sopivan rakennemuodon mukaan erilaiset, jolloin aallonharjojen säde r on pienempi kuin aallonpohjien säde R. Aallonharjojen säde r on tällöin sopivimmin 0,5 -20 mm ja aallonpohjien säde R 1,0 - 50 mm. Tähän mennessä ei ole selvitetty miksi on mahdollista saavuttaa parempi mikro-turbulenssi valitsemalla pienempi säde r aallonhuippua var-ten kuin päinvastoin. Tämä turbulenssi syntyy todennäköises-. ti virtausopin sen lain mukaan, joka koskee siipeä virtauk sessa, jossa virtaus muodostaa pyörteen siiven takana. Tulokset osoittavat kuitenkin, että arkinmuodostuminen paranee tämän avulla.

.··*. Keksinnön erään sopivan rakennemuodon mukaan etäisyys yksit- täisten kourujen välillä kasvaa viiran liikkeen suunnassa, jolloin sopivimmin myös aallonharjan ja aallonpohjan säde 5 85040 kasvaa viiran liikkeen suunnassa. Kun turbulenssi käsitetään pyörteiden kerääntymänä, kuten edellä on esitetty, on yhden pyörteen kestoaika sitä pienempi mitä pienempi pyörre on. Suurentamalla tätä pyörrettä vedenpoistopinnan loppuosassa viiralla säilyy tietty mikroturbulenssi viiralla myös vedenpoistopinnan loppupään ja seuraavan foilin tukipinnan alkupään välillä. Kourujen syvyys ja niiden etäisyys toisistaan riippuu siis etäisyydestä foililistojen välillä. Säteiden on siis oltava sitä suurempia mitä suurempi etäisyys yksittäisten vedenpoistolistojen välillä on.

Vedenpoistolistoja, kuten foileja, on kahta täysin toisistaan eroavaa tyyppiä, nimittäin yksittäisfoilit, joiden leveys on 80 - 150 mm ja monifoilit, joiden leveys on 30 -enintään 65 mm. Etäisyys yksittäisten monifoililistojen välillä on yleensä 1-4 kertaa listan leveys. Yksittäisfoilin kohdalla on etäisyys kahden foililistan välillä yhtä kuin tai suurempi kuin 200 mm. Foilin leveytenä pidetään tämän keksinnön mukaan foilin ulottuvuutta viiran liikkeen suunnassa. Foilin vedenpoistopinnan leveys on yleensä suurempi kuin tukipinnan leveys. Keksinnön erään sopivan rakennemuo-don mukaan on vedenpoistopinnan leveys 3-30 kertaa tuki- : pinnan leveys. Alempi leveysalue koskee tällöin monifoileja ja ylempi leveysalue yksittäisfoileja, so. yksittäisfoiliin sopii enemmän ja suurempia kouruja, joiden etäisyys toisistaan tarkoituksenmukaisesti on yhtä kuin tai suurempi kuin 5 kertaa aallonharjojen säde r.

Keksinnön erään sopivan rakennemuodon mukaan on vedenpoisto-pintaa kallistettu tukipinnan suhteen kulman verran, joka on 5 - 360 minuuttia. Tämä kulma mitataan kourun lakipisteet yhdistävän verhoviivan ja vedenpoistolistan tukipinnan jatkeeksi ajatellun viivan väliltä. Tämä viiva esittää paperikoneen viiran teoreettista kulkua mutta käytännössä viira taipuu alaspäin painovoiman ja tukipinnan takana kehittyvän 6 85040 tyhjiön vaikutuksesta, siis vedenpoistopintaa päin niin, että viira aina taipuu alaspäin kahden pyyhkäisylistan välillä.

Keksinnön eräässä sopivassa rakennemuodossa on tukipinnan ja kourujen lakipisteiden kautta vedetyn verhoviivan välillä vapaa tila, jonka korkeus on 0,1 - 10,0 mm.

Patenttijulkaisusta DE-PS 24 18 851 tunnetaan vedenpoisto-listoja, joiden vedenpoistopinta on porrastettu alaspäin tukipinnan suhteen. Tässä rakenteessa vedenpoisto tapahtuu pääasiassa tyhjiön vaikutuksesta, so. tyhjiö ei kehity itsestään foilin muodon avulla vaan foili sijoitetaan tässä tapauksessa imulaatikon päälle, jota käytetään sopivien laitteiden, esimerkiksi tyhjiöpumpun tai paineputken kehittämän tyhjiön avulla. Myös tässä rakenteessa häviää viiralla vallitseva mikroturbulenssi täysin tukipinnan jälkeen. Kourujen sijoittaminen porrastetun vedenpoistopinnan alueelle saa myös tässä tunnetussa rakenteessa aikaan oleellisen parannuksen arkinmuodostumisen osalta kun patenttivaatimuksessa määritetty vapaan tilan korkeus viiran ja verhoviivan välillä pidetään ennallaan.

Keksinnön erään toisen sopivan rakennemuodon mukaan voi ver-hoviiva olla käyrä, jolloin tämä käyrä sopivimmin on viiran suuntainen tai loittonee himan tästä.

Eräässä keksinnön tarkoituksenmukaisessa rakennemuodossa on porras tukipinnan ja vedenpoistopinnan välillä kupera/kovera kaariviiva, joka yhtyy kourujen aaltoihin.

Keksintö selitetään lähemmin seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa:

Kuviot 1 ja 2 esittävät tämän hetken tekniikan mukaista foi-lia sivulta katsottuna, 7 85040

Kuv. 3 esittää foilia, jossa on trapetsinmuotoiset kourut, kuv. 4 esittää foilia, jossa on kolmionmuotoiset kourut,

Kuv. 5 esittää foilia, jossa on porras ja kaareva verhovii- va,

Kuv. 6 esittää foilia, jossa on porras ja suora verhoviiva,

Kuv. 7 esittää foilia, jossa on porras ja verhoviiva on mur- toviiva.

Kuviossa 1 on esitetty vedenpoistolista, jossa on kaksi tu-kipintaa 3, jotka on erotettu toisistaan kourun 7 avulla. Viira 1, jolla kuituainesuspensio 2 sijaitsee, liukuu tuki-pintoja 3 pitkin. Tämän tekniikan tasoa edustavan vedenpois-tolistan kohdalla on lähdetty siitä, että vettä imeytyy kouruun 7 kuitususpensiosta 2 kourun 7 alkupäässä kehittyvän tyhjiön vaikutuksesta, joka vesi tämän jälkeen pakotetaan takaisin viiran 1 läpi jolloin se huolehtii kuitujen 12 pyörreliikkeeseen saattamisesta kuitususpensiossa 2 viiran 1 yläpuolella kourun 7 takana.

Sen jälkeen kun kouru 7 kuitenkin kerran on täyttynyt vedestä ei enää voi kehittyä tyhjiötä viiran 1 alla kourun 7 kohdalla vaan pienet vesihäviöt lukuunottamatta syntyy kourun 7 kohdalla rauhallinen alue. Kourulla 7 on tämän mukaan parhaimmassa tapauksessa voiteleva vaikutus mutta se ei auta mikroturbulenssin kehittämisessä, kuten kuviossa 2 on esitetty .

Kuviossa 3 on esitetty foili, jonka kourut 7 ovat trapetsinmuotoiset, jolloin verhoviivan 13 muodostamaa kulmaa on suurennettu huomattavasti.

8 β 5 O 4 O

Lyhyempi trapetsin sivu on tällöin suunnattu tukipintaa 3 päin ja se muodostaa viiran suhteen jyrkemmän kulman kuin vastapäätä oleva trapetsin sivu, joka on pitempi ja joka johtaa veden, joka kehittyvän tyhjiön vaikutuksesta läpäisee viiran 1, osaksi vedenpoistopinnalta 4 viiran läpi takaisin ylös kuituainesuspensioon 2, jossa tämän vesi saattaa kuidut 12 ja pigmentit 14 pyörteiseen liikkeeseen. Nuolet 15 esittävät tällöin veden virtaussuuntaa. On itsestään selvää, että koko vesimäärä ei läpäise viiraa 1 takaisin kuituainesuspensioon 2, vaan suurin määrä poistuu ja virtaa veden-poistopinnan 4 takaosasta alas. Seuraavan foilin johtoreuna 16 pyyhkii myös pois osan vedestä.

Yksittäisten kourujen etäisyys 8 toisistaan, joka mitataan kourun 7 alimmasta pisteestä vast, kourun 7 ollessa rakenteeltaan vaakasuora kourupohjan keskipisteestä seuraavan kourukaaren keskipisteeseen, kasvaa viiran liikkeen suunnassa ja myös kourujen syvyys kasvaa.

Vedenpoistopinta 4 on kaikissa kuvioissa esitetty siinä muodossa, jossa se koko leveydeltään 9 on varustettu kouruilla 7. On kuitenkin myös mahdollista sijoittaa näitä kouruja : vain takaosaan, siis vedenpoistopinnan 4 alueelle, joka on kauimpana tukipinnasta 3.

Kuvioissa 5 ja 6 on tukipinnan 3 ja verhoviivan 13 välissä porras 10, joka kuviossa 5 on S-muotoinen ja joka suoraan yhtyy aallonpohjaan 6 ja sieltä ensimmäisen kourun 7 aallonharjaan 5. Tämän portaan 10 vuoksi syntyy verhoviivan 13 ja viiran 1 väliin tukipinnan 3 kohdalla vapaa tila 11, johon tyhjiöpumpun tai paineputken avulla kehitetty tyhjiö vaikuttaa.

·---: Vedenpoistolistat ovat kiinnittämistä varten varustetut T- urilla 17, lohenpyrstöurilla 18, T-kiskoilla 19 tai lohen-pyrstökiskoilla 20.

Claims

1. Vedenpoistolista paperikonetta varten veden poistamiseksi paperikoneen viiralla olevasta kuitumassasta, joka on varustettu pääasiassa viiran suuntaisella, viiraa tukevalla tuki-pinnalla, johon liittyy ainakin yksi vettä tyhjiön avulla poistava vedenpoistopinta, jossa on useita viiran liikesuunnassa ulottuvia kouruja, tunnettu siitä, että veden-poistopinta (4) on varustettu ainakin yhdellä kourulla (7), joka vedenpoistopinnan (4) verhoviivan (13) korkeudella ulottuu 90 - 5°:n kulmassa viiran (1) liikkeen suunnan kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vedenpoistolista, tunnettu siitä, että vedenpoistopinta (4) on karkeahiottu niin, että sen karkeusarvo Ra on 1,0 - 10,0 /um.

3. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen vedenpoistolista, tunnettu siitä, että kourujen (7) poikkileikkaus on aallonmuotoinen.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen vedenpoistolista, tunnettu siitä, että aallonharjojen (5) säde r on pienempi kuin aallonpohjien (6) säde R. •f:

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen vedenpoistolis- ta, tunnettu siitä, että aallonharjojen (5) säde r • j on 0,5 - 20 mm ja aallonpohjien (6) säde R on 1,0 - 50 mm.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen vedenpoistolista, tunnettu siitä, että etäisyys (8) kahden kourun (7) välillä on yhtä kuin tai suurempi kuin viisi kertaa aallonharjojen (5) säde r.

: : 7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen vedenpoistolis- ta, tunnettu siitä, että etäisyys (8) yksittäisten kourujen (7) välillä kasvaa viiran liikkeen suunnassa. 10 85040

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen vedenpoistolis-ta, tunnettu siitä, että aallonharjan (5) ja/tai aallonpohjan (6) säteet r, R kasvavat viiran liikkeen suunnassa .

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen vedenpoistolis-ta, tunnettu siitä, että vedenpoistopinnan (4) leveys (9) on 3 - 20 kertaa suurempi kuin tukipinnan (3) leveys (9' ) .

9 85040

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen vedenpoisto-lista, tunnettu siitä, että vedenpoistopintaa (4) on kallistettu tukipinnan (3) suhteen kulman verran, joka on 5 - 360 minuuttia.

11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-10 mukainen vedenpoisto-lista, tunnettu siitä, että tukipinnan (3) ja kourujen (7) lakipisteiden (12) kautta vedetyn verhoviivan (13) välillä on vapaa tila (11), jonka korkeus on 0,1 - 10 mm.

12. Jonkin patenttivaatimuksista 1-11 mukainen vedenpoisto-lista, tunnettu siitä, että verhoviiva (13) on käyrä .

13. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mukainen vedenpoisto-lista, tunnettu siitä, että porras (10) tukipinnan (3) ja vedenpoistopinnan (4) välillä muodostuu kuperan/kove-rasta kaariviivasta (15), joka yhtyy kourujen (7) aaltoihin.

14. Jonkin patenttivaatimuksista 1-13 mukainen vedenpoisto-lista, tunnettu siitä, että kourujen (7) syvyys on 2,5 - 70 % pyyhkäisylistan paksuudesta vedenpoistopinnan (4) alueella. 11 85040