FI85043B - Foerfarande och anordning foer torkning av en fuktig fiberbana. - Google Patents

Description

85043

Menetelmä ja laite kostean kuituradan kuivaamista varten 5 Förfarande och anordning för torkning av en fuktig fiberbana 10 Käsiteltävä keksintö koskee menetelmää ja laitetta kostean kuituraken-teisen radan yhtenäistämiseksi käsittäen esimerkiksi paperinvalmistuksessa paperimassaradan tai paperiradan puristamisen ja kuivaamisen.

Keksinnön kohteena on erityisesti menetelmä kostean kuituradan, erityi-15 sesti paperiradan, kuivaamiseksi, jolloin muodostusyksikön jälkeen rata otetaan viiralle ja siirretään puristusnippiin huopautustelan, pick-up-huovan ja puristusimutelan välityksellä ja kuiturata siirretään kui-vaussylinteriin puristusnipissä ja rata kuljetetaan mainitun sylinterin ulomman lieriöpinnan päällä kuivauspuristimeen.

20

Lisäksi keksinnön kohteena on keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen käytettävä kuivauslaite käsittäen kuivaussylinterin kuivattavan, kostean kuituradan, esimerkiksi paperiradan, vastaanottamista varten ja kuumennettavan, läpäisevän puristuslaitteen, joka on tarkoitettu puris-25 tettavaksi kosteaa kuiturataa vasten veden poistamiseksi siitä.

Uusi perusperiaate, johon keksintö pohjautuu, lähtee siitä, että kuumuutta kestäviä kuituja käsittävä puristushuopa tai vaihtoehtoisesti kuumuutta kestävästä materiaalista tehty ja läpäisevän pinnan käsittävä 30 tela kuumennetaan ja kuumennettu huopa tai kuumennettu tela puristetaan kosteaa kuiturataa vasten niin, että kosteus puristuu huopaan tai telan läpäisevään pintaan ja poistetaan sitten siitä. Perinteisistä kuituradan kuivausmenetelmistä, esimerkiksi paperinvalmistuksessa käytetyistä kuivausmenetelmistä poiketen kuituradan kuivaamiseen tarkoitettu lämpö-35 energia siirretään fibrilli- ja/tai kuiturakenteesta puristuspinnassa olevaan kuiturataan.

2 85043

Esimerkiksi paperikoneiden ensiasennuksessa käsiteltävän keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa mainittujen koneiden perinteisten puristin- ja kuivatusosien yhdistämisen vähemmän tilaa vaativaksi, huokeammaksi yksiköksi. Nykyisten paperikoneiden ollessa kyseessä ne voidaan 5 tehdä tehokkaammiksi sisällyttämällä niihin keksinnön mukaan konstruoitu laite ja välineistö. Keksinnön mukaista menetelmää soveltamalla voidaan päästä huomattaviin energian säästöihin saaduista suuremmista puristus- ja kuivaustehoista johtuen, toisin sanoen suurempi määrä vettä voidaan poistaa kuituradasta tietyllä energian syötöllä.

10

Vaikka keksintöä selostetaankin seuraavassa pääasiassa paperiratojen kuivaamiseen liittyen, on huomattava, että sitä voidaan soveltaa myös muuntyyppisten kuituratojen, esimerkiksi paperimassaratojen, puristamiseen ja/tai kuivaamiseen.

15

Paperinvalmistuksessa paperiarkkien puristaminen ja kuivaaminen muodostavat kaksi toimintoa, jotka ovat erittäin tärkeitä taloudellisista syistä ja paperitekniikan kannalta. Taloudellisia näkökohtia selostetaan nyt yksityiskohtaisemmin.

20

Veden poistaminen kuituradasta puristamalla sitä on taloudellisempaa kuin veden poistaminen kuivaamalla. Tämä koskee sekä paperimassan valmistusta että paperin valmistusta. Näin ollen paperia valmistettaessa paperista pyritään puristamaan pois mahdollisimman paljon vettä paperin 25 laatua vaarantamatta. Laskelmat ovat osoittaneet, että veden poistaminen paperiradasta rataa puristamalla on seitsemän kertaa kannattavampaa kuin veden poistaminen kuivaamalla rata.

Kuivaamisen voidaan sanoa käsittävän kaksi kustannuskategoriaa näiden 30 muodostuessa investointikustannuksista ja käyttökustannuksista. Suuret investointikustannukset aiheutuvat lähinnä siitä, että suuritehoiset koneet vaativat pitkiä kuivatusosia. Näiden rakentaminen on kallista ja ne vaikuttavat myös osaltaan suuriin rakentamiseen liittyviin yleiskustannuksin.

35 3 85043

Suuret käyttökustannukset johtuvat pääasiassa kuiturataan puristinosan jälkeen jäävän veden haihduttamiseen tarvittavan energian kustannuksista. Ainoa tapa, jolla näitä energiakustannuksia voidaan alentaa tähän mennessä tunnettuja menetelmiä sovellettaessa, on kuivatusosaan tulevan 5 paperiradan kuiva-ainepitoisuuden lisääminen. Kuivatusosan edellä olevan radan kuiva-ainepitoisuuden lisäämiseen liittyvä, tässä suhteessä käytettävänä oleva menetelmä on puristinosan tehon lisääminen. Tästä on ollut tuloksena sellaisia puristinosia, joissa niihin sisältyville komponenteille (puristushuoville, teloille ja rungolle) asetetaan hyvin 10 suuria vaatimuksia. Nämä vaatimukset lisäävät luonnollisesti paljon laitekustannuksia. Kuitenkaan ei voida ajatella, että käytössä olevista, teknisesti kehittyneistä puristinosista huolimatta voidaan päästä 45-50 % ylittävään kuiva-ainepitoisuuteen. Tämä johtuu luultavasti muun muassa uudelleenkostumisena tunnetusta ilmiöstä. Uudelleenkostumisil-15 miöstä onkin esitetty monia selityksiä. Eräässä selityksessä esitetään, että märän paperiarkin ollessa kyseessä siinä oleva vesi on osittain kuiduissa ja osittain kuitujen väliin muodostuneissa kapillaareissa. Arkkia puristettaessa puristushuopa puristaa paperin kuituverkon kokoon. Tämän kokoonpuristamisen aikana vesi virtaa paperista puristus-20 huovan kuiturakenteeseen. Kun tämä puristus sitten vähenee, paperin kuituverkko laajenee. Tämän kuituverkon laajentuessa arkin kapillaarien tilavuus kasvaa. Tämä aiheuttaa hydraulisen alipaineen. Tästä on luonnollisena seurauksena, että vesi virtaa takaisin arkkiin.

25 Edellä on mainittu menetelmiä, joilla vettä voidaan poistaa paperiradasta.

Käytettävänä on kolme perusmenetelmää, joilla energiaa voidaan siirtää paperirataan siinä olevan veden haihduttamiseksi niin, että rata kui-30 vaa, näiden menetelmien ollessa: a) Paperin kuivaaminen kuivaussylinterien avulla. Tässä tapauksessa lämpöä siirretään paperiarkkiin kuivaussylinterin kuumasta lieriöpin-nasta. Muodostuva vesihöyrykaIvo poistetaan kahden sylinterin välistä. 35 Tätä menetelmää rajoittavat ne vaikeudet, jotka on koettu syötettäessä riittävästi energiaa rataan. Kuivaussylinterien kuumentaminen tapahtuu 4 85043 käytännöllisesti katsoen yksinomaan höyryn avulla. Paineistetun höyryn annetaan tiivistyä telojen sisäpintoihin. Tämä aiheuttaa suuren lämmön-siirtokertoimen. Eräänä probleemana on, että haluttaessa lisätä lämmön syöttöä on myös lisättävä höyryn tai vesihöyryn painetta sylinterissä.

5 Mekaaniseen lujuuteen liittyvistä syistä tämä edellyttää sellaista sylinteriä, jossa on suurempi seinämän tai vaipan vahvuus, mikä heikentää taas lämmön siirtymistä kuivaussylinterin lieriöseinämän läpi. Nykyisten kuivaussylinterien voidaan sanoa olevan niin hyviä kuin se nykyisistä sylinterimateriaaleista johtuen on mahdollista.

10

Toinen lämmön siirtämiseen paperirataan liittyvä probleema koskee telan lieriöpinnan ja paperiradan välistä lämmönsiirtokerrointa. Tämä kerroin pienenee arkin kuiva-ainepitoisuuden kasvaessa.

15 b) Toinen menetelmä on sellainen, että kuumaa kaasua puhalletaan suuttimista suurilla nopeuksilla paperirataan. Tätä menetelmää käytetään usein yhdessä kuumennettujen telojen kanssa. Esimerkiksi nykyaikaisessa pehmeää kreppipaperia valmistavassa paperikoneessa tämä puhalluskui-vausmenetelinä kattaa 60 % koko kuivaustehosta. Myös tähän menetelmään 20 liittyy probleema, joka koskee riittävän enregian syöttämistä rataan. Tämä johtuu muun muassa siitä, että kuumaa kaasua on puhallettava erittäin suurilla nopeuksilla, jotta laminaarinen rajakerros tai paperirataa lähellä oleva välipinta pystytään puhkaisemaan. Suuret puhallusno-peudet aiheuttavat puolestaan suuria puhallintehoja. Tämä vaikutus ei 25 varsinaisesti edistä lämmön syöttöä suoraan paperiarkkiin.

c) Kolmas menetelmä on läpikuivausmenetelmäksi mainittu menetelmä.

Kuten sen nimestä käy selville, kuivauskaasu puhalletaan arkin läpi. Menetelmä on suhteellisen uusi ja saa aikaan suuret lämmönsiirtokertoi-30 met. Tässä radankuivausmenetelmässä paperirata ohjataan rei'itetyn telan ympäri, jossa on osittainen tyhjö tai alipainetta. Kuumia kaasuja puhalletaan paperiarkin ulkopintaan, ja paineen aleneminen arkissa aiheuttaa sen, että osa kuumaa kaasua menee sen läpi. Tämän menetelmän — eräänä rajoituksena on, että paperin on oltava huokoista. Menetelmä 35 vaatii myös suuren puhallintehon ja sitä käytetään lähinnä valmistettaessa erittäin huokoisia, pehmeitä kreppipaperilaatuja.

5 85043 "Perinteisistä" radanpuristusmenetelmistä ja radankuivausmenetelmistä on esitetty erilaisia muunnelmia. Esimerkiksi julkaistussa SE-patentti-selityksessä n:o 7803672-0 (julkaisu n:o 423 118) selostetaan menetelmää ja laitetta kostean, huokoisen kuituradan yhtenäistämiseksi ja 5 kuivaamiseksi, jolloin menetelmän voidaan sanoa käsittävän samaan vaiheeseen keskitetyn, yhdistetyn puristus- ja kuivausprosessin. Perusajatuksena, johon tämä menetelmä pohjautuu, sanotaan olevan lämmön kohdistaminen sylinterin tai telan ulkopintaan sylinterin tai telan ulkopuolella olevasta lämpölähteestä sen sijaan, että tarpeellisen lämmön 10 annettaisiin virrata sylinterin seinämän läpi paperiin, kuten perinteisissä menetelmissä, ja näin kuumentuneen pinnan puristaminen suurella paineella yhtenäistettävää, kosteaa rataa vasten. Tällöin esitetään, että kuumennetussa telassa voidaan käyttää niin suuria lämpötiloja ja tehontiheyksiä, että höyryä tai vesihöyryä syntyy tehokkaasti ja no-15 peasti rajapinnassa tai kuumennetun telapinnan ja kostean kuituradan välisessä jakopinnassa. Tämän nopeasti syntyneen höyryn sanotaan pyrkivän etsimään tietyn radan suuren vesihöyryn paineen siltä alueelta, jossa mainittu höyry syntyy, alhaisen paineen alueelle, toisin sanoen suoraan paperiradan läpi, vesihöyryn pystyessä ottamaan tällöin mukaan-20 sa paperiradan kuitujen välisissä syvennyksissä ja tyhjissä tiloissa mahdollisesti olevaa vapaata vettä. Tämän menetelmän päätösjakso, toisin sanoen, että vesihöyry ja vesi menevät paperiradan läpi - imutelan (2) erään suositettavan rakenteen mukaan - ennen kuin ne siirtyvät ku-mennettuun telaan, muodostaa periaatteellisen eron käsiteltävän kek-25 sinnön mukaiseen menetelmään nähden, kuten seuraavasta keksintöön liittyvästä yksityiskohtaisesta selostuksesta käy selville.

Toinen menetelmä, joka muodostaa osan aikaisemmasta tekniikasta, esitellään julkaistussa SE-patenttiselityksessä n:o 7613800-7 (julkaisu-30 numero 419 661). Menetelmä, joka perustuu imukuivausperiaatteeseen, koskee kartongin tai paperiradan kuivaamista, jolloin kuivaushihnalle, esimerkiksi kuivaushuovalle, sijoitettu paperirata ohjataan kahden liikkuvan ilmatiiviin pintaosan läpi, joilla on hyvä lämmönjohtavuus. Toinen pintaosa (1), joka koskettaa rataan, kuumenee, kun taas toinen 35 (2) mainituista pintaosista, joka koskettaa kuivaushihnaan (4), on Jäähdytetty radasta hihnaan höyrystyneen veden tiivistämiseksi. Vesi 6 85043 poistetaan kylmästä kuivaushihnasta sitten Imun avulla. Menetelmä el ole sen vuoksi yhdistetty puristus- ja kuivausmenetelmä, vaan se perustuu käsiteltävästä keksinnöstä poikkeavaan periaatteeseen.

5 Kuten edellä mainittiin, käsiteltävä keksintö koskee yhdistettyä puristus- ja kuivausmenetelmää märkiä, huokoisia kuituratoja, esimerkiksi paperirataa varten. Keksinnön mukaisen menetelmän tavoitteena on eliminoida radan uudelleenkostumiseen puristusprosessin aikana liittyvä probleema ja lämmönsiirtoon kuivausprosessin aikana liittyvä probleema 10 näiden probleemien esiintyessä tähän mennessä käytetyissä menetelmissä.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että läpäisevä puristuslaite, joka on kuumennettu yli 100°C lämpötilaan ja käsittää puristustelan, puristetaan kosteaa kuiturataa vasten niin, 15 että vesi poistuu kuituradasta ja tulee läpäisevään puristuslaittee-seen, vesi poistetaan puristuslaitteesta imulaatikoilla ja pidetään kuiturata, josta vesi on poistettu, kuivaussylinterin päällä puristus-laitteen puristusnipin ohi ja irroitetaan rata sitten kuivatussa tilassa kuivatussylinteristä tunnettujen nostolaitteiden avulla.

20

Keksinnön mukaiselle kuvauslaitteelle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että puristuslaite käsittää huopasilmukan, jossa on pari teloja, joista toinen tela on puristustela, ja puristushuovan, joka koostuu kuumuutta kestävistä kuiduista ja ulottuu mainitun telaparin yli, ja 25 kuumennuslaitteen, mieluimmin kaasupolttimen, puristushuovan ulkopinnan kuumentamiseksi polttokaasujen avulla, imulaatikon, joka on sijoitettu puristushuovan sisäpuolelle ja järjestetty vetämään polttokaasuja huovan läpi imun avulla, ja imulaatikoita, jotka on sijoitettu puristus-huovan sisäpuolelle puristusnipin jälkeen sen veden poistamiseksi imun 30 avulla, joka on puristunut huopaan puristushuovan koskettaessa puris-tusnipissä olevaan kosteaan kuiturataan.

Kuten jo johdannossa mainittiin, keksinnön mukaista uutta periaatetta voidaan soveltaa kahden vaihtoehtoisen suoritusmuodon mukaisesti, jol-35 loin ensimmäisen suoritusmuodon mukaan kuumuutta kestäviä kuituja kä- 7 85043 sittävä kuumennettu huopa puristetaan kuivattavaa, märkää kuiturataa vasten, kun taas toisen suoritusmuodon mukaan huopa on korvattu kuumennetulla , läpäisevällä telalla.

5 Ensimmäinen suoritusmuoto esitetään kaaviona kuviossa 1 ja sitä selostetaan seuraavassa tähän kuvaan viittaamalla.

Kuviossa 1 esitetty laite käsittää kuivaussylinterin 1, johon perinteisen huopautustelan jälkeen oleva kostea kuiturata johdetaan sinänsä 10 tunnetulla tavalla pick-up-huovan avulla ensimmäiseen tavanomaiseen puristusnippiin asti. Näitä komponentteja käsitellään edelleen seuraavassa viittaamalla kuvioon 3, joka esittää keksinnön mukaista laitetta yhdessä edellä mainittujen tunnettujen osajärjestelyjen kanssa. Katsottaessa jälleen kuviota 1 nähdään huopa 3, joka on tehty kuumuutta kes-15 tävistä kuiduista, puristettuna kuivaussylinteriä vasten puristustelan 2 avulla, joka muodostaa lisätelan ja huovan kanssa huopasilmukan, kuten kuviossa esitetään. Huovan ulkopinta kuumennetaan ulkopuolelta, esimerkiksi kuumalla polttokaasulla, joka tulee kaasupolttimesta 4 ja vedetään imulla huovan läpi. Kuumennettu huopa puristetaan telojen 20 välisessä puristuspinnassa olevaa kosteaa kuiturataa 6 vasten, jolloin kosteus puristuu kuituradasta puristushuopaan.

Puristushuovan ohitettua puristusnipin siitä poistetaan vesi imulaati-koiden 5 avulla, jotka on järjestetty huovan sisäpinnan viereen, tai 25 jollakin muulla tavanomaisella tavalla. Kuitumateriaali, joka mahdollisesti jää kiinni huovassa tämän mentyä puristusnipin kautta, voidaan poistaa siitä sopivilla laitteilla, joita ei ole esitetty. Tässä suhteessa ajateltavissa olevat toiminnot käsittävät esimerkiksi huovan suihkuttamisen ulkopuolelta voimakkaalla vesisuihkulla ennen imulaati-30 koita tai voimakkaan ilmavirran suuntaamisen huopaa vasten ennen ja/tai jälkeen imulaatikoiden mahdollisesti yhdessä harjojen kanssa.

Kun huopa tulee puristusnippiin, huovan pintakuidut kuumennetaan korkeisiin lämpötiloihin. Mahdollisesti saavutettava ja käytettävä maksi-35 milämpötila riippuu muun muassa huovassa käytetystä kuitumateriaalista. Jos haluttua määrää vettä ei voida poistaa huovasta yhdessä telojen 8 85043 välisessä puristusnipissä, yhtä tai useampaa samanlaista puristusnippiä voidaan käyttää samaa kuivaussylinteriä vasten. Tätä rakennetta selostetaan yksityiskohtaisemmin seuraavassa kuvioon 3 viittaamalla.

5 Huovassa olevasta kosteusgradientista johtuen kuumennetun huovan lämpötila laskee nopeasti jonkin matkan päässä huovasta. Kun kuumat pinta-kuidut puristuvat kuituarkkia vasten, huovan ja kuituarkin välille muodostuu erittäin suuri lämmönsiirto. Huovassa olevien kuitujen ympärille syntyy hyvin voimakkaasti vesihöyryä tai höyryä. Vesihöyryvirtaus 10 ottaa tällöin mukaansa vettä, joka ei ole höyrystynyt. Huopa ja sylinteri kuumentavat tämän veden, ja se on sen vuoksi juoksevampaa kuin kylmä vesi, mikä lisää veden siirtämistä.

Lämmön syöttöä huopaan ohjataan niin, että höyrystyminen jatkuvasti 15 tapahtuu keskinipissä. Suuri määrä mikroskooppisia höyrykuplia esiintyy tällöin huovan kuitujen ympärillä keskinipissä. Kuten edellä selostettiin, arkki laajenee keskinipin jälkeen, jolloin arkkiin tulee hydraulinen alipaine.

20 Tavanomaisesta puristimesta poiketen erittäin pienet höyrykuplat muodostavat tällöin tehokkaan sulun uudelleenkostumiselle. Vesihöyrykup-lista johtuen alipaine pysyy erittäin alhaisella tasolla. Kun alipaine pyrkii kasvamaan, myös höyrykuplien volyymi kasvaa.

25 Huopaan puristunut vesihöyry tiivistyy, kun se kohtaa huovassa olevat kylmemmät kuidut. Tässä suhteessa huopaan muodostuu sellainen kosteus-gradientti, joka edistää huovan sisäkuitujen jäähtymistä kuumentaen sen sijaan huovan ulkokerroksia. Tämä on toivottu vaikutus, mistä on seurauksena, että huovan sisäkuidut joutuvat pienemmän lämpökuormituksen 30 alaisiksi.

Keksinnön mukaisen, selostetun menetelmän tavoitteena on syöttää energiaa (lämpöä) kuiturataan, esimerkiksi paperirataan, aikaisempaa tehokkaammalla tavalla. Menetelmän tehokkuus perustuu seuraavaan: kun kuumat 35 polttokaasut vedetään puristushuovan läpi, syntyy vähäinen pyörretila, joka aiheuttaa suuren lämmönsiirtokertoimen kaasun ja huovan välillä.

9 85043 Tässä suhteessa voidaan suorittaa vertailu roottorityyppiseen lämmönvaihtimeen.

Kun kuuma huopa puristetaan paperirataa vasten, tapahtuu erittäin suuri 5 lämmönsiirto huovan suuresta kosketuspuristuksesta ja "hienosilmäises-tä" rakenteesta johtuen. Tämä rakenne antaa huovan kuiduille suuren lämmönsiirtoalueen veden volyymiin nähden. Suuri kosketuspuristus aiheuttaa sen, että pääosa vesimäärästä puristuu huovan ulkokerrokseen ja ympäröi huovan kuumat kuidut. Menetelmän ansiosta puristusvaihe voidaan 10 myös suorittaa tehokkaammin. Tähän voidaan mainita kaksi syytä: a) Puristusvaiheen aikana esiintyvä voimas höyryvirta ottaa mukaansa huovassa olevaa vettä. Näin ollen tämän veden ei välttämättä tarvitse höyrystyä sen poistamiseksi paperista.

15 b) Mikroskooppiset höyrykuplat eliminoivat arkin uudelleenkostumisen tehokkaalla tavalla. Prosessin näillä ominaisuuksilla on taloudellisuuden kannalta erittäin suuri merkitys sen vuoksi, että ne vähentävät huomattavasti kulutetun energian määrää.

20

Keksinnön ensimmäisen rakenteen mukaisen menetelmän teho, toisin sanoen käytettäessä kuumennettavaa huopaa, riippuu paljon huovassa käytetystä kuitumateriaalista. Periaatteessa voidaan käyttää mitä tahansa sellaista kuitumateriaalia, joka täyttää kaksi seuraavaa vaatimusta: 25

Kuumuuden kestävyys

Kuitujen pitäisi kestää sellaisia polttokaasun lämpötiloja, jotka voivat olla noin 600-1000°C. Kuitujen pitäisi myös kestää nopea jäähdytys puristuspinnassa.

30

Joustavuus

Kuitujen on pystyttävä jakamaan puristuspinnassa oleva puristus ja niiden on sen vuoksi täytettävä tietyt vaatimukset joustavuuteen nähden. Lisävaatimuksena, joka huovan kuitujen on täytettävä, on että 35 niiden on kestettävä valmistukseen liittyvä kiinnitysprosessi.

10 8 5043

Kuumennettua kuituhuopaa käyttävän suoritusmuodon erään muunnelman mukaan huovan kuumennetut pintakuidut on korvattu kuumuutta kestävällä nauhalla 7 kuviossa 2 esitetyllä tavalla. Nauha tai hihna kuumennetaan ennen puristusnippia esimerkiksi kaasuliekillä, induktiolämmöllä tai 5 ylikuumennetulla höyryllä (300-500°C). Tämän suoritusmuodon mukaan pu-ristusnippi käsittää puristustelan 2, jonka ympärillä on edellä selostettu huopasilmukka ja kuuma nauha 7, paperiradan 6 ja kovan telan 1, joka tukee arkin. Nauha 7 on ohut eikä siitä tarvitse poistaa vettä puristusnipin jälkeen. Radasta poistettu vesi on huovassa puristusnipin 10 jälkeen ja poistetaan huovasta imulaatikoiden 5 avulla.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen suoritusmuodon sellaista sovellutusta, jossa käytetään kuumennettua huopaa koneryhmässä, joka käsittää muun muassa tavanomaisen puristusnipin, jossa on puristustela 8, ja 15 esitetyssä tapauksessa kaksi keksinnön mukaista puristusnippia kummankin mainituista puristusnipeistä käsittäessä puristustelan 2 ja kaasu-polttimella 4 kuumennetun kuituhuovan 3.

Paperirata tulee muodostusyksiköstä viiran 9 kautta huopautustelaan 10, 20 jossa radan kuiva-ainepitoisuus kasvaa. Pick-up-huopa 11 puristuu kevyesti kuiturataan kohdassa 12, minkä jälkeen rata liikkuu huovan mukana. Imupuristustela pakottaa paperiradan 6 kuivaussylinteriä 1 vasten pu-ristusnipissä 13, jolloin pääosa koko vedenpoistoprosessista tapahtuu puristusnipissä. Tavanomaista tyyppiä olevan ensimmäisen puristusnipin 25 jälkeen arkin kuiva-ainepitoisuus on noin 35 %. Radan ohjauslaitteet ja -telat, jotka sijaitsevat viirasta 9 ensimmäisen puristusnipin 13 jälkeen olevaan paikkaan ulottuvassa osassa, ovat pehmopaperin valmistuksessa tavanomaisesti esiintyvää tyyppiä.

30 Ensimmäisen puristusnipin jälkeen paperirata puristuu lujasti kuivaus-sylinteriin 1 ja irtoaa sylinteristä vasta sitten, kun arkki on kuivattu lopullisesti, lukuunottamatta sitä, että keksinnön mukaisen puris-tuspinnan käsittävä lisäkuivaussylinteri voidaan järjestää tarvittaessa.

· 35 11 85043

Sitä tilannetta, ettei koneessa vain yhtä kuivaussylinteriä käyttävän tärkeimmän rakenteen ollessa kysymyksessä ole niin sanottua vapaata vetoa, voidana pitää erittäin edullisena, koska se vähentää jyrkästi radan katkeamisvaaraa ja lisää tällöin koneen hyötyaikaa, mikä on taas 5 taloudellisesti erittäin tärkeää.

Sen paikan jälkeen, jossa paperirata puristuu kuivaussylinteriin, on järjestetty kaksi keksinnön mukaista tyyppiä olevaa kuivauspuristinta kummankin käsittäessä puristussylinterin 2, joka on vapaavalintaisesti 10 varustettu imulaatikoilla, ja edellä selostettua tyyppiä olevan, kaasu-polttimella 4 kuumennetun puristushuovan 3. Tämän rakenteen kaasupoltin voidaan korvata jollakin muulla kuumennuslaitteella ja toinen tai molemmat keksinnön mukaiset puristimet voidaan korvata kuvion 2 mukaisella puristustoiminnolla, joka käsittää kuumennettavan läpäisevän nauhan 15 7.

Viimeisen puristusnipin jälkeen kuivattu paperirata irroitetaan kui-vaussylinteristä kohdassa 14 ja siirretään vapaavalintaiseen kiillotuskoneeseen ja rullauskoneeseen.

20

Selostetussa ja kuvioissa esitetyssä koneyksikössä viira 9 ja huopau-tustela 10 ovat tavanomaista tyyppiä, ja pick-up-huopa 11 ja imupuris-tustela 8 ovat pehmopaperin valmistuksessa käytettyä tyyppiä.

25 Kumpikin kuumennettava kuituhuopa 3 liittyy imulaatikoihin 15, joiden tehtävänä on vetää polttimen kuumat kaasut huovan läpi. Imulaatikot on edullista varustaa keramiikkalistoilla niin, että ne kestävät lämpötilaa ja kulumista. Imulaatikot on myös jaettu osastoiksi, joihin voidaan järjestää jokaiseen oma alipaine niin, että energian syöttöä pystytään 30 ohjaamaan eri paikoissa poikittain koneeseen nähden. Näin saadaan mainio tapa radan kosteuspitoisuuden ohjaamiseksi sen poikittaisuunnassa.

Imulaatikoiden 5 tarkoitus on poistaa huopaan puristunut vesi. Puris-tushuovassa olevan veden siirtämisen pitäisi tapahtua sellaiseen suun-35 taan, jossa huovan ulommassa kerroksessa - paperia vasten · olevat kuivat kuidut eivät kostu ennen kuumentamista.

i2 85043 Läpäisevät puristustelat 2 ovat mieluimmin imuteloja, jolloin esimerkiksi sisemmässä imulaatikossa 16 on kuviossa esitetty jatke tämän jatkeen ollessa sellainen, että se vastustaa huovassa olevan veden suihkuamista sen pintaan. Lineaarinen paine määritetään koeajoissa.

5

Kuivaussylinterin 1 halkaisija on esimerkiksi noin 2,5 m, joten se on suunnilleen tavanomaisen kuivaussylinterin ja jenkkisylinterin puolivälissä.

10 Sylinteri voidaan kuumentaa höyryllä tavalliseen tapaan.

Kuivaussylinteri voidaan varustaa esimerkiksi kaavareilla 17 tai harjoilla, jotka on tarkoitettu sylinterin puhdistamista varten.

15 Kuten edellä mainittiin, kuvion 3 koneryhmässä ensimmäinen puristin pick-up-huovan 11 jälkeen on tavanomaista tyyppiä. Sen tehtävänä on nostaa kuiva-ainepitoisuutta riittävästi niin, ettei höyryn tai vesihöyryn voimakas kehittyminen seuraavassa kuumassa puristusnipissä pysty repäisemään paperiarkkia.

20

Puristin n:o 2 on keksinnön mukainen kuumapuristin. Arkki kuivataan tässä puristimessa lopulliseen kuiva-ainepitoisuuteensa tai vähän sen alapuolelle.

25 Puristinta 3 käytetään koneryhmässä silloin, kun arkkia ei kuivata lopulliseen kuiva-ainepitoisuuteensa puristimessa 2. Puristimen 2 ja puristimen 3 välisenä erona on, että huopa kuumennetaan paljon alhaisempaan lämpötilaan puristimessa 3, nimittäin sen vaaran eliminoimiseksi, että arkkia kuivataan niin paljon liikaa, että se tuhoutuu.

30

Useita kuumapuristimia voidaan tarvittaessa sijoittaa kuivaussylinterin ympärille käytettävänä olevan tilan sallimissa puitteissa. Näitä puristimia ei kuitenkaan esitetä kuviossa.

35 Keksinnön toisen pääsuoritusmuodon mukaan, joka perustuu samaan kui-vausperiaatteeseen kuin juuri selostettu, kuumennetun puristushuovan 13 85043 käsittävä rakenne, telan ja huovan käsittävä huopasilmukka korvataan telalla 18, jossa on läpäisevä pinta, kuten kuviossa 4 esitetään. Koska tämä telapinta, joka on rei'itetty metallipinta, on ensimmäisen rakenteen mukaisesta huopapinnasta poiketen kova ja jäykkä, kuivaussylinteri 5 1' on tässä tapauksessa mieluimmin esimerkiksi kumipäällysteinen tela.

Telan 18 pinta kuumennetaan joko kaasuliekillä 4 tai vaihtoehtoisesti induktiolämmöllä ennen puristuspintaa. Paperi - tai kuiturata 6 - on jatkuvasti kumipäällysteisen telan 1' päällä. Muissa suhteissa puris-10 tusjärjestys vastaa puristushuoparakenteeseen viittaamalla esitettyä. Vesi puristetaan telan 18 syvennyksiin veden höyrystyessä osittain ja poistetaan imulla, joka kohdistetaan telan lieriöseinämän sisäpintaan imulaatikoiden 19 avulla.

15 Keksinnön toisen erikoisrakenteen mukaan telan 18 läpäisevä telapinta on varustettu revitetyllä metallinauhalla 20. Tämä nauha voi liikkua jatkuvasti telapinnan mukana tai se voi kuviossa 5 esitetyllä tavalla erota mainitusta pinnasta. Molemmissa tapuksissa metallinauha kuumennetaan telapinnan asemesta, ja tässä suhteessa periaate onkin sama kuin 20 kuvion 2 rakenteessa.

Ajateltaessa uuden menetelmän tarjoamia taloudellisia etuja esimerkiksi tavanomaisissa paperikoneissa tapahtuvaan tavanomaiseen paperinvalmistukseen verrattuna seuraavat asiat olisi otettava huomioon. Paperiko-25 neen kuivatusosa vie suurimman osan tilasta. Lisäksi kuivatusosa on vastuussa pääosasta koneen kustannuksia, sekä välittömästi että välillisesti. Välittömät kustannukset liittyvät konstruktio- ja valmistuskustannuksiin. Välilliset kustannukset liittyvät taas rakennuksiin, perustuksiin ja ylläpitoon. Käsiteltävän keksinnön mukainen kuivaus-30 menetelmä mahdollistaa itse asiassa kaiken kuivaamisen suorittamisen koneen puristinosassa, jolloin perinteinen kuivatusosa voidaan eliminoida, koska se sisältyy nyt puristinosaan.

Kuten edellä mainittiin, paperi kuivataan ilman koneessa tapahtuvia 35 vapaita vetoja. Tämä merkitsee sitä, että arkki on tukipinnan päällä koko prosessin ajan, jolloin koneen käyttöaste saadaan suuremmaksi.

14 85043 Käyttöaste onkin erittäin tärkeä niistä suurista sijoituksista johtuen, jotka on tehty koko tuontantolinjaan, jossa paperikone voi olla pullonkaula .

5 Keksinnön mukaisella menetelmällä saatavana toisena etuna on, että energiaa kuluu vähemmän kuin tavanomaisissa kuivatusosissa. Tämä perustuu siihen, että tähän mennessä tunnettuihin kuivausmenetelmiin verrattuna enemmän vettä siirretään höyrystymättä huopaan tai vaihtoehtoisen rakenteen telaan.

10

Lopuksi, keksinnön mukaisilla kuvauslaitteilla varustetun koneen suunnittelu- ja valmistuskustannusten ei pitäisi sanottavasti ylittää tavanomaisen koneen kustannuksia ilman kuivatusosaa. Tämä arvio perustuu siihen, että koneen komponentit huopaa tai läpäisevää telaa lukuunotta-15 matta ovat erilaisista sovellutuksista testattua tyyppiä.

Tällä hetkellä tarvitaan kipeästi laitteita, jotka lisäävät nykyisten koneiden kuivauskapasiteettia. Nykyään on paljon koneita, joissa kuiva-tusosa muodostaa konetta rajoittavan osan. Nämä koneet on sijoitettu 20 usein pieniin rakennuksiin, jotka tekevät kuivatusosan laajentamisen mahdottomaksi. Keksinnön mukainen kuivausjärjestely tai -laite sopiikin hyvin tällaisiin koneisiin.

Keksinnön mukaista kuivaus -/puristusmenetelmää 25 simuloiva testi

Testi suoritettiin käsiteltävällä keksinnöllä saadun tehon todistamiseksi. Tässä suhteessa puristusnipin ajoitus simuloitiin hieman muutetulla, vaikkakin jo tunnetulla ja käytetyllä vasaratyyppisellä lait-30 teella. Esimerkiksi Svenska Träforskningsinstitutet (Ruotsin puuntutki-muslaitos), Tukholma, käyttää tätä laitetta opetusta ja tutkimusta varten.

Kuviossa 6 esitetään käytettyä laitetta selittävä luonnos.

35 15 85043

Laite käsittää painon 22, joka on kiinnitetty liukulaakerissa 24 liikkuvaan tankoon 23. Painossa on kumilevy 25 ja koestettava paperiarkki 26 on kiinnitetty mainittuun levyyn. Käytössä irrotuslaite 27 aiheuttaa painon 22 putoamisen sintratulle metallilevylle 28, joka on toisen, 5 rei'itetyn levyn 29 yläpuolella.

Sintrattu metallilevy 28 voidaan kuumentaa kaasupolttimella 30 ja levyn lämpötila voidaan mitata kosketuksettomalla lämpömittarilla 31.

10 Muiden kuviossa olevien viitenumeroiden osalta viitenumero 32 tarkoittaa voiman ilmaisinta, viitenumero 33 tarkoittaa tukilaitetta, ja viitenumero 34 tarkoittaa puhallinta polttokaasun poistamista varten.

Testissä sintrattu metallilevy simuloi keksinnön mukaista puristus-15 huopaa 3 tai kuumennettua läpäisevää telaa 18.

Testeissä sanomalehtipaperiarkki, jonka alkupaino oli ennen testiä 0,85 g ja kuiva-ainepitoisuus 18 %, pantiin kahteen pudotuskokeeseen, jotka simuloivat tällöin kahta keksinnön mukaista tyyppiä olevaa puris-20 tusnippiä, sintratun metllilevyn lämpötilan ollessa vastaavasti 20° ja 200°C ja kosketusajan 2 x 1,7 ms. Tällöin todettiin, että arkin paino oli 0,26 g ja kuivapainepitoisuus 57 %. Pudotuskokeen jälkeen mitattiin arkin absoluuttinen kuivapaino ja sen todettiin olevan 0,15 g. Vertai-lutesteissä, jossa sintratun mentallilevyn asemesta käytettiin kuumen-25 tamatonta huopaa (37°C), paperiarkin, joka painoi ennen pudotuskoetta 0,72 g ja jonka kuiva-ainepitoisuus oli 20 %, todettiin painavan 0,44 g yhden pudotuskokeen jälkeen, joka simuloi 1,5 ms puristuspinta-aikaa. Kun lähdetään pudotuskokeen jälkeen määritetystä 0,15 g kuivapainosta, kuiva-ainepitoisuudeksi saadaan pudotuskokeen jälkeen 34 %.

30

Testi osoittaa, että kuumentamattomaan huopaan verrattuna saadaan suuria kuiva-ainepitoisuuksia silloinkin, kun kuumentaminen tapahtuu suhteellisen alhaisiin lämpötiloihin (noin 200°C) , mikä on omiaan vahvistamaan sitä vaikutusta, johon odotetaan päästävän käytännössä keksinnön 35 mukaista menetelmää sovellettaessa.

Claims (11)

1. Menetelmä kostean kuituradan (6), erityisesti paperiradan, kuivaamiseksi, jolloin muodostusyksikön jälkeen rata otetaan viiralle (9) ja 5 siirretään puristusnippiin (13) huopautustelan (10), pick-up-huovan (11) ja puristusimutelan (8) välityksellä ja kuiturata siirretään kui-vaussylinteriin (1) puristusnipissä (13) ja rata kuljetetaan mainitun sylinterin ulomman lieriöpinnan päällä kuivauspuristimeen, tunnettu siitä, että läpäisevä puristuslaite (3,18), joka on kuumen-10 nettu yli 100°C lämpötilaan ja käsittää puristustelan (2,18), puristetaan kosteaa kuiturataa (6) vasten niin, että vesi poistuu kuituradasta ja tulee läpäisevään puristuslaitteeseen (3,18), vesi poistetaan puris-tuslaitteesta (3,18) imulaatikoilla (5,16,19) ja pidetään kuiturata (6), josta vesi on poistettu, kuivaussylinterin (1,1') päällä puristus-15 laitteen (3,18) puristusnipin ohi ja irroitetaan rata sitten kuivatussa tilassa kuivatussylinteristä (1,1') tunnettujen nostolaitteiden (14) avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että puristuslaite käsittää huopasilmukan, jossa on puristustela (2), kuumuutta kestävistä kuiduista koostuva puristushuopa (3), imulaatikot (5) ja lisäteloja, ja että puristushuopa ennen kuivaussylinterin (1) puristusnippiä kuumennetaan yli 100°C:een tunnetulla kuumennustekniikalla ja puristetaan sitten kosteaa kuiturataa (6) vasten, jolloin kosteus 25 puristuu puristushuopaan (3) ja poistetaan siitä puristusnipin jälkeen imulaatikoiden (5) avulla.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristustela (2) on varustettu imulaatikoilla (16). 30

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristusnipin jälkeen puristushuopa (3) puhdistetaan siinä mahdollisesti olevasta kuitumateriaalista esimerkiksi huuhtelemalla huopa vedellä tai ilmalla tai harjaamalla huopa (3). 35 17 85043

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristuslaite käsittää patenttivaatimuksen 2 mukaisen huopasilmu-kan, jolloin kuitenkin puristushuovan (3) ulkopuolelle puristusnippiin kuivaussylinteriä (1) vasten ja näin ollen suoraan kosketukseen kuitu* 5 radan (6) kanssa on järjestetty läpäisevä, kuumuutta kestävä nauha (7), joka on joko puristushuopaa (3) vasten koko huopasilmukassa tai vaihtoehtoisesti poikkeaa puristushuovasta (3) tietyssä paikassa puristus-nipin jälkeen, jolloin tämä nauha (7) kuumennetaan huopapinnan suoran kuumentamisen asemesta kaasuliekillä, jolloin puristusnipissä oleva 10 vesi, joka on osittain höyryn muodossa, puristuu metallinauhan (7) reikien läpi ja puristushuopaan (3), josta vesi poistetaan imulaatikoi-den (5) avulla.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että puristuslaite käsittää läpäisevän metallitelan (18) ja kuivaussy- linteri (1') käsittää telan, jossa on joustava ulompi lieriöpinta, mieluimmin kumipäällysteisen telan, jolloin puristustela (18) kuumennetaan suoraan kaasupolttimella (4'), induktiokuumennuksella tai yli-kuumennetulla höyryllä ennen kuivaussylinterin (1*) päällä olevaa kui-20 turainaa (6') vasten muodostettua puristusnippiä ja jolloin kuituradas-sa puristusnipissä oleva vesi, joka on osittain höyryn muodossa, puristetaan telan (18) ulomman lieriöpinnan reikiin ja poistetaan lieriöpin-nan sisäpinnasta imulaatikoiden (19) avulla.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että telan (18) pinta puristusnipin jälkeen puhdistetaan pinnassa mahdollisesti olevasta kuitumateriaalista huuhtelemalla pinta vedellä tai ilmalla ja/tai kaavinterien tai harjojen avulla.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristuslaite käsittää läpäisevän metallitelan (18) ja kuivaussy-linterin (1') patenttivaatimuksen 6 mukaisesti, jolloin kuitenkin telan (18) lieriöpinnan ulkopuolelle puristusnippiin kuiturataa vasten ja näin ollen suoraan kosketukseen sen kanssa on järjestetty läpäisevä, 35 kuumuutta kestävä metallinauha (20), joka on joko telan (18) pintaa vasten telan (18) koko kehän ympärillä tai vaihtoehtoisesti poikkeaa 18 85043 telapinnasta puristusnipin jälkeen, jolloin molemmissa tapauksissa telan (18) pinnan suoran kuumentamisen asemesta metallinauha (20) kuumennetaan ennen puristusnippiä kaasupolttimella (4'), induktiolämmöllä tai ylikuumennetulla höyryllä, jolloin puristusnipissä oleva vesi, joka 5 on osittain höyryn muodossa, puristuu metallinauhan (20) reikien läpi ja telapinnan tyhjiin tiloihin tai syvennyksiin, joista mainittu vesi poistetaan telan (18) ulomman lieriöpinnan sisäpuolelle imulaatikoiden (19) avulla.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän soveltamiseen käytettävä kuivauslaite käsittäen kuivaussylinterin (1) kuivattavan, kostean kui-turadan, esimerkiksi paperiradan (6), vastaanottamista varten ja kuumennettavan, läpäisevän puristuslaitteen, joka on tarkoitettu puristettavaksi kosteaa kuiturataa vasten veden poistamiseksi siitä, t u n -15 n e t t u siitä, että puristuslaite käsittää huopasilmukan, jossa on pari teloja, joista toinen tela (2) on puristustela, ja puristushuovan (3), joka koostuu kuumuutta kestävistä kuiduista ja ulottuu mainitun telaparln yli, ja kuumennuslaitteen, mieluimmin kaasupolttimen (4), puristushuovan (3) ulkopinnan kuumentamiseksi polttokaasujen avulla, 20 imulaatikon (15), joka on sijoitettu puristushuovan (3) sisäpuolelle ja järjestetty vetämään polttokaasuja huovan (3) läpi imun avulla, ja imulaatikoita (5), jotka on sijoitettu puristushuovan (3) sisäpuolelle puristusnipin jälkeen sen veden poistamiseksi imun avulla, joka on puristunut huopaan (3) puristushuovan koskettaessa puristusnipissä 25 olevaan kosteaan kuiturataan (6).

10. Patenttivaatimuksen 5 mukaisen menetelmän soveltamiseen käytettävä kuivauslaite, tunnettu siitä, että laite käsittää patenttivaatimuksen 9 mukaisen puristuslaitteen ja lisäksi kuumuutta kestävän, 30 kuumennettavan, läpäisevän nauhan (7), joka on sijoitettu puristusnip-piin kuiturataa (6) vasten puristushuovan (3) ulkopuolelle ja joka on tarkoitettu kuumennettavaksi esimerkiksi kaasupolttimen (4) avulla ennen puristusnippiä ja puristettavaksi sitten suoraan kosketukseen kostean kuituradan (6) kanssa nauhan (7) joko ollessa puristushuopaa 35 (3) vasten koko huopasilmukan osalla tai poiketessa silmukan kulkemasta radasta puristusnipin ylä- ja alapuolella olevissa kohdissa. 1« 85043

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen kuivauslaite, tunnettu siitä, että laite käsittää laitteen, esimerkiksi vesihuuhtelu- tai ilmahuuhtelulaitteen tai harjalaitteen, puristushuovan (3) puhdistamiseksi huovassa (3) puristusnipin jälkeen mahdollisesti kiinni olevista 5 kuitujäänteistä. 20 8 5043