FI85607B - Pressmantel foer en press foer att avvattna ett bandformigt material. - Google Patents

Description

85607

PURISTUSVAIPPA PURISTINTA VARTEN VEDEN POISTAMISEKSI RATA-MAISESTA AINEESTA - PRESSMANTEL FÖR EN PRESS FÖR ATT AWATT-NA ETT BANDFORMIGT MATERIAL

Tämän keksinnön kohteena on puristimen, erityisesti paperin-valmistuskoneiden tai sen tapaisten vedenpoistopuristimen, elastisesti muotoutuva puristusvaippa veden poistamiseksi ratamaisesta aineesta, jossa puristusvaipan ja ratamaisen aineen välissä kulkee vedenpoistohuopa vedenpoistopuristimen läpi ja jossa puristusvaipan ulkopuolella on portaat, jotka ympyrärengasmaisesti sijaitsevat sopivasti tasaetäisillä halkaisijatasoilla tai kiertävät ruuviviivamaisesti, ja jossa portaiden väliin jäävät ulospäin avoimet urat.

Tällaiset puristusvaipat ja vedenpoistopuristimet ovat tunnettuja ja niitä käytetään esimerkiksi paperinvalmistus-koneiden puristusosassa veden poispuristamiseen ja -johtamiseen vielä märästä paperirainasta. Paperiraina ohjataan yhdessä vedenpoistohuovan kanssa, tai kahden vedenpoisto-huovan ympäröimänä, puristusvyöhykkeen läpi. Puristusvyöhyke voi muodostua kahdesta pyörivästä puristustelasta, jolloin ainakin yhdessä puristusteloista on elastisesti muotoutuva ja urilla varustettu puristusvaippa. Puristusvyöhyke voi • kuitenkin muodostua myös vain yhdestä pyörivästä puristuste lasta ja kuormituskengästä, joka painaa pyörivän puristus-·' vaipan (liikesuunnassa pidentyneen puristusvyöhykkeen muo-: dostuessa) puristustelaa vasten. Joka tapauksessa puristus- vyöhykkeessä vesi puristuu ulos paperirainasta välittömästi :V: ainakin yhteen vedenpoistohuopaan. Tällöin osa vedestä pääsee huovan huokosten läpi puristusvaipan edellä mainit-tuihin uriin.

Tällaisia uria järjestetään erityisesti paperirainan suurissa kulkunopeuksissa, eli suurilla tuotantonopeuksilla. Tunnettuja ovat uritetut puristustelat, joiden urat on työstetty metalliseen telavaippaan. Näissä teloissa pysyy '1 urien poikkileikkausmuoto puristusvyöhykkeessä muuttumatto- 2 85607 mana. Kuitenkin tällöin ominaispuristus puristusvyöhykkeessä on suhteellisen korkea. Niinpä on olemassa vaara, että paperiraina ruhjoutuu, sitä vastoin käytettäessä elastista puristusvaippaa jää ominaispuristus (myös suhteellisen suurella viivavoimalla) hyväksyttävään suuruusluokkaan. Kuitenkin tällöin urien väliset portaat muotoutuvat pallomaisiksi ja samanaikaisesti urat kaventuvat. Tästä seuraa ennen kaikkea se epäkohta, että urien vedenvastaanottokyky pienenee ja veden poistovirtaus urien läpi estyy.

Tämä keksintö keskittyy yksinomaan elastiseen puristusvaip-paan. Tällainen puristusvaippa voi olla järjestetty kovaksi kerrokseksi pyörivän telakappaleen päälle (vrt. US-PS 4,353,296) ja DE-PS 2814682). Tai se on muodostettu taipuisaksi nauhaksi tai letkuksi, jolloin nauha tai letku puristetaan kuormituskengän tai pyörivän telakappaleen

avulla vastatelaa vasten (vrt. DE-OS 3501635 = US-PS

4,625,376; US-PS 4,552,620; US-PS 4,238,287).

Tunnetuissa elastisissa puristusvaipoissa on yritetty erilaisia toimenpiteitä urien kapenemisen välttämiseksi. US-pa-tentin 4,353,296 kuviossa 2a on esitetty, miten kyseisen julkaisun tekijä on portaiden muodonmuutoksen ajatellut. Hän ehdottaa, että muodonmuutokset estetään tai ainakin vähennetään materiaaleilla, joilla on anisotrooppiset ominaisuudet. Näin pitäisi kohtisuoraan kulkusuuntaan nähden mitatun kimmomodulin olla suurempi kuin kulkusuunnassa mitatun kimmomodulin. Näyttää kuitenkin epävarmalta, johtaako tämä ehdotus haluttuun tulokseen ja onko se toteutettavissa järkevillä valmistuskustannuksilla.

.* . DE-patentissa 2814682 on esitetty puristustela, jossa on I elastinen vaippa, jossa urat on levennetty pohjaltaan.

Tällöin kuitenkin portaat heikentyvät huomattavasti tyves-tään. Näin on olemassa vaara, että portaat kuormituksen ·.·: alaisena kaatuvat ja että vedenpoistohuopa vahingoittuu 3 85607 ja/tai paperirainan puristus ei enää tapahdu riittävän tasaisesti sen koko leveydellä.

Eräs yritys mainitun ongelman ratkaisemiseksi on esitetty julkaisussa W087/02080, esimerkkinä elastisesta puristushih-nasta kuormituskenkä-puristinta varten. Puristushihna koostuu kuv.2 mukaan elastomeerisestä materiaalikerroksesta, johon on järjestetty vahvistuskangas. Kuvio 3 esittää, miten - kyseisen julkaisun tekijän mukaan - portaat muuttavat puristusvyöhykkeessä muotoaan ja urat kapenevat. Tämän välttämiseksi ehdotetaan elastomeerisen materiaalikerroksen molempien puolien muodostamista erilaisesta materiaalista. Toisin sanoen: Vahvistuskangas pitää molemmilta puoliltaan päällystää erilaisella muovilaadulla. Tuloksen pitäisi olla se, että puristushihnan kuormituskengällä liukuva puoli on vähemmän kova kuin toinen puoli, johon urat on työstetty. Tällainen valmistusmenetelmä on kuitenkin erittäin kallis, koska vahvistuskankaan päällystys tapahtuu kahdessa erillisessä työvaiheessa ja niiden välillä puristushihna on käännettävä. Lisäksi on olemassa vaara, että erilaiset elasto-meeriset kerrokset irtoavat ajan myötä toisistaan.

Kuten jäljempänä yksityiskohtaisesti selitetään, on myös ... yritetty kohottaa urien vedenvastaanottokykyä - portaiden I . muodonmuutoksesta huolimatta - puristusvyöhykkeessä siten, I .' että urat tehtiin leveämmiksi. Tästä oli kuitenkin seurauksena, että urat jäivät näkyviin valmiissa paperissa; eli paperiin syntyi ei-toivotulla tavalla niin kutsuttuja ura-merkkautumia (kts. US-PS 4,353,296 palsta 1, rivit 32.-37).

:: Tämän keksinnön tehtävän on siten muodostaa elastisesti : muotoutuva ja ulkopuoleltaan urilla varustettu puristusvaip- pa niin, että urilla on puristusvyöhykkeessä korkea veden-vastaanottokyky ja että kuitenkin uramerkkautumat vältetään valmiissa paperissa. Lisäksi puristusvaipan tulee olla valmistettavissa mahdollisimman pienillä kustannuksilla.

4 85607 Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnöllä, jolle on tunnusomaista se, että poikkileikkauksessa nähtynä kullakin portaalla on kovera päätypinta.

Tällä saavutetaan seuraavaa: kun keksinnön mukaiseen elastiseen puristusvaippaan yhdessä samoin elastisen vedenpoisto-huovan kanssa (ja yhdessä paperirainan kanssa) kohdistetaan puristuspaine, muuttavat portaat muotoaan siten, että niiden päätypinnat - poikkileikkauksessa nähtynä - tulevat tasomaisiksi. Tämä tarkoittaa, että huopa komprimoituu (pitkälle tai täysin) kunkin portaan koko leveydelle. Näin tulee keksinnön ansiosta mahdolliseksi se, että urat tehdään hieman aiempaa leveämmiksi (muodonmuutoksesta huolimatta korkean vedenvastaanottokyvyn saavuttamiseksi) ja että tästä huolimatta vältetään uramerkkautumisen vaara valmiissa paperissa, sillä huovan tasaisemmasta komprimoitumisesta johtuu paperirainan tasaisempi komprimoituminen ja vedenpoisto sen koko leveydellä.

Urien ja portaiden edullisia mittoja on annettu patenttivaatimuksissa 2 ja 3.

Keksinnön mukainen puristusvaippa voi (kuten aiemmin mainittu tunnettu puristusvaippa) olla muodostettu kovaksi tela-päällysteeksi tai letkuksi tai nauhaksi, joka pyörii irrallisesta. Viimeksi mainitussa tapauksessa keksinnön mukaisessa puristusvaipassa - verrattuna julkaisuun W087/02080 - on se etu, että elastomeerisen materiaalikerroksen molemmilla puolilla (uiko- ja sisäpuoli) voidaan välttää erilaiset materiaalit ja kovuusasteet. Toisin sanoen: keksintö mahdollistaa sen, että molemmilla puolilla käytetään samaa ainetta. Valmistettaessa tällaista puristusvaippaa voidaan edul- • » « *· '* lisesti käyttää DE-patenttihakemuksessa P 3715153.3 esitet-: tyjä menetelmiä.

5 85607

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuv. 1 esittää puristinta veden poistamiseksi paperi-rainoista, jossa puristimessa on kuormituskengän välityksellä ohjattu puristusvaippa;

Kuv. 2 esittää akselinsuuntaisen poikkileikkauksen puris-tusvaipan ulkopuolelta, jossa on tekniikan tason mukaiset vedenpoistourat;

Kuv. 3 esittää poikkileikkausta kuv.2 mukaisesti puristus-paineen aiheuttaman kuormituksen alaisena;

Kuv. 4 esittää poikkileikkausta kuv.2 mukaisesti, siihen verrattuna kuitenkin levennetyillä vedenpoistourilla varustettuna, samoin tekniikan tason mukaisesti;

Kuv. 5 esittää poikkileikkausta kuv.4 mukaisesti puristus-paineen aiheuttaman kuormituksen alaisena;

Kuv. 6 esittää akselinsuuntaista poikkileikkausta puristus-vaipan ulkopuolelta, jossa on keksinnön mukaisesti muodostetut portaat; ; Kuv. 7 esittää poikkileikkausta kuv.6 mukaisesti puristus-paineen aiheuttaman kuormituksen alaisena;

Kuv. 8 esittää paperinvalmistuskoneen leveyden yli poikit-"'· tain kulkevan leikkauksen keksinnön mukaisesta puristusvai-pasta;

Kuv. 9 esittää kuv.6 mukaista osaleikkausta, kuitenkin varustettuna mittanuolilla.

« 85607

Kuviossa 1 on esitetty kaavioinaisesti - ilman tukirakenteita - puristin 1 veden poistamiseksi liikkuvasta ainerainasta 2. Tämä puristin koostuu olennaisesti ylätelasta 3 ja alatelas-ta 4, jossa vuorostaan on kiinteä sydän 5, johon on järjestetty hydraulisesti ylätelaa 3 vasten puristettava kuormi-tuskenkä 6. Alatelan 4 kiinteätä sydäntä 5 ja hydraulisesti laakeroitua kuormituskenkää 6 ympäröi päätön, letkumainen, elastinen puristusvaippa 7, joka koostuu elastomeerisestä materiaalista, johon on upotettu vahvistuslankoja.

Puristusvaippa 7 liikkuu sileällä sisäpinnallaan liukuvasti kuormituskengän 6 yli, joka yhdessä ylätelan 3 kanssa muodostaa pidennetyn puristusvyöhykkeen 8 (pitkärakopuristin). Kuormituskengän 6 kovera ulkopuoli on sovitettu ylätelan 3 halkaisijaan.

Kitkan vähentämiseksi kuormituskengän 6 ja puristusvaipan 7 välillä on järjestetty - ei kuvioissa esitetty - laite puristusvaipan 7 sisäpuolen kostuttamiseksi voiteluaineella.

Paperiraina 2 ohjataan mainitun puristusvyöhykkeen 8 kahden vedenpoistohuovan 9, 10 väliin (nuoli d). Alemman vedenpois-* ·.: tohuovan 10 ja puristusvaipan 7 välisen kitkan johdosta liikkuu viimeksi mainittu kuormituskengän 6 yli (nuoli p). Puristusvaipan 7 kuvioiden 2-9 mukaisesti urilla varustettu ulkopuoli vastaanottaa puristusvyöhykkeessä 8 alemmasta - - vedenpoistohuovasta 10 vettä, mikä kuivattaa paperirainaa 2. Vesi varastoituu väliaikaisesti uriin ja puristusvyöhykkeen ulkopuolella poistuu jälleen näistä.

Urat on järjestetty tällöin puristusvaipan 7 samanetäisille ·.* : halkaisijatasoille poikittain puristimen 1 koko leveydelle; : urat voivat kulkea myös ruuviviivamaisesti poikittain puris- ____: tusvaipan 7 koko leveyden yli.

7 85607

Urien poikkileikkaus on yleensä suorakulmainen ja näiden suorakulmioiden mitat ovat sellaiset, että uransyvyyden ja uranleveyden suhde on sopivasti välillä 4:1 - 5:1.

Kuviossa 2 on esitetty perinteisen puristusvaipan 7 ulkopuolen aksiaalisuuntaisen poikkileikkauksen osa tilanteessa, jossa ei ole puristusvoiman aiheuttamaa kuormitusta. Tämä ulkopuoli koostuu homogeenisestä sarjasta portaita 11 ja uria 12. Portaiden 11 päätypinnat muodostavat puristusvaipan 7 sylinterimäisen muodon; eli päätypinnat ovat, poikkileikkauksena nähtynä, tasomaiset. Urat 12 muodostavat puristus-vyöhykkeessä (8, kuv.l) varastotilan osaa paperirainasta ulospuristetuttua vettä varten, joka virtaa vedenpoisto-huovan 10 kautta uriin.

Kuviossa 3 kuvion 2 mukainen osa on varustettu puristus-vyöhykkeessä 8 puristusvaipan 7 ulkopuolella, eli portailla 11, sijaitsevalla vedenpoistohuovalla 10. Puristusvaippaan 7 ja huopaan 10 on nyt kohdistettu puristuspaine; tällöin puristusvaipan 7 elastinen materiaali muuttaa muotoaan siten, että pääasiassa portaiden 11 päätypinnat muotoutuvat pallomaisiksi ja urat 12 samanaikaisesti kapenevat avoimilta puoliltaan. Portaiden 11 päätypintojen "pallomainen muodonmuutos" tarkoittaa, että nämä päätypinnat, poikkileikkauksessa nähtynä, saavat kuperan muodon. Tällä kuperaksi muotoutuneella päätypinnalla lepää samoin komprimoitu veden-poistohuopa 10 muotolukitusti; eli huopa komprimoituu kunkin portaan keskellä voimakkaammin kuin kummallakin reunalla. Urat 12 ovat, kuten mainittiin, kaventuneet ulospäin ja saavat likimain tasakylkisen puolisuunnikkaan poikkileik-kausmuodon. Tämä urien 12 kaventuminen on useimmiten niin voimakasta, että urat voivat vastaanottaa vain suhteellisen pienen vesimäärän.

Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty samoin perinteinen puristusvai-• | pan 7 muunnos verrattuna kuvioihin 2 ja 3. Tässä urat 12' 8 85607 ovat leveämmät kuin kuviossa 2. Siten urien kaventuminen (puristuspaineen seurauksena) on suhteessa uraleveyteen kuviossa 5 pienempi kuin kuviossa 3, niin että urien 12' veden vastaanottokyky ja veden poistumispoikkileikkaus ovat riittävät. (Urien 12 edelleen leventäminen, samana pysyvällä uraetäisyydellä, ei ole portaiden pienentyvän vastuksen kaatumista vastaan johdosta mielekästä.) Portaat 11' ovat, urien 12' leventämistä vastaavasti, kapeammat kuin portaat 11.

Kuv.5 mukaisesti muuttavat portaat 11' muotoaan periaatteessa juuri niin kuin portaat 11 kuviossa 3. Eräs epäkohta suuremmassa uraleveydessä on, että vedenpoistohuopa 10 ei nyt ole ainoastaan kuperaksi muotoutunutta päätypintaa vasten, vaan painuvat myös - huomattavasti enemmän kuin kuviossa 3 - osittain uriin 12'. Lisäksi nähdään, että elastinen huopa 10 - vielä enemmän kuin kuviossa 3 - kompri-moituu portaan keskellä voimakkaammin kuin reunoilla. On tunnettua, että tämä on syy valmiin paperin aiemmin mainittuun ei-toivottuun uramerkkautumiseen. Edelleen nähdään, että tähänastiset esitykset (kuv.2a US-patentissa 4,353,296 ja kuv.3 julkaisussa W087/02080) portaiden muodonmuutoksesta eivät ole olleet paikkansa pitäviä; sillä ne eivät ota huomioon, että puristusvyöhykkeessä portaiden päätypintoihin puristettu huopa on samoin elastisesti muotoutuva. Joka tapauksessa kuviossa 5 on puristuksen tasalaatuisuus (ja siten paperirainan vedenpoisto) koko koneen leveydellä vähentynyt niin voimakkaasti, että paperin laatu ei enää täytä asetettuja vaatimuksia.

Kuviossa 6 on esitetty keksinnön mukaisen puristusvaipan 7 osa, jossa uraleveys ja uraetäisyys on likimain sama kuin kuvioissa 4 ja 5. Portaat 11" on nyt muodostettu päätypin-:·’! noistaan 13, poikkileikkauksessa nähtynä, koveriksi.

9 85607

Kun nyt - kuten kuviossa 7 on esitetty - vedenpoistohuopa 10 (yhdessä paperirainan kanssa) ja puristusvaippa 7 kulkevat puristusvyöhykkeen 8 (kuv.l) kautta, painuvat portaiden 11'' koverien päätypintojen 13 korkeammalla olevat reuna-alueet tasaisiksi; urien 12" sivut painuvat samanaikaisesti sisäänpäin, niin että nämä urat vastaavat jälleen muodoltaan olennaisesti tasakylkisen puolisuunnikkaan poikkileikkaus-muotoa .

Kuvion 7 esityksestä nähdään, että vedenpoistohuovan 10 ja portaiden il" välinen raja kulkee nyt suoraviivaisesti poikittain puristusvaipan 7 leveyden yli. Vedenpoistohuopa 10 painuu varmasti myös kuviossa 7 uriin 12". Verrattaessa kuvioiden 3, 5 ja 7 esityksiä huomataan kuitenkin helposti, että vedenpoistohuovan 10 muodonmuutokset, eli maksimaaliset poikkeamat portaiden keskikohdan ja uran keskikohdan välisissä geometrisissä pisteissä - vrt. x kuviossa 3, y kuviossa 5 ja z kuviossa 7 - on keksinnön mukaisessa sovellutus-muodossa pienimmillään. Tämä tarkoittaa kuitenkin myös, että on onnistuttu saavuttamaan pitkälle tasalaatuinen paperirainan puristus sen koko leveydellä. Edelleen on odotettavissa vedenpoistohuovan 10 pienempi kuluminen.

Portaiden 11" päätypintojen 13 erityinen kovera geometria on ajateltavissa kaarimaiseksi, V-muotoiseksi tai myös : monikulmaiseksi uraksi tai loveksi. Edullisin muoto, kuten myös edullisimmat mitat riippuvat kulloinkin käytettävästä puristusvaippa-aineesta ja vedenpoistohuovan kulloisestakin tyypistä.

Kuviossa 8 on esitetty osa letkumaisesta puristusvaipasta 7,

• · M

jossa on useita homogeenisesti peräkkäisiä portaita 11" ja : uria 12". nämä portaat 11" ja urat 12" kulkevat kierukka- maisesti poikittain koko puristusvaipan yli. Portaiden 11'' päätypinnat 13 on jälleen, poikkileikkauksessa katsottuna, . muodostettu koveriksi.

10 85607

Kuviossa 8 esitetyssä puristusvaipassa 7 on (urilla 12 " varustetun) ulkopuolen ja sileän, kuormituskengän (6 kuviossa 1) yli liukuvan sisäpuolen välisellä alueella suuremman lujuuden omaavia vahvistuslankoja (pitkittäislangat 15 ja ympäryslangat 14), joiden elastisuus on pienempi kuin elas-tomeerisen puristusvaippamateriaalin 17. Elastomeerinen materiaalikerros 17 (ainakin materiaalikerroksen 17 vahvistuslankoja 14, 15 kaikilta puolilta ympäröivä osa) on DE-pa-tenttihakemuksen P 3715153 mukaisesti valmistettu sopivimmin yhdestä valusta (eli yhdessä valutyövaiheessa), jolloin ympäryslangat 15 valutyövaiheen aikana kelataan vielä juoksevaan vaippamateriaaliin 17.

Kuvioon 9 viitaten esitetään seuraavassa urien ja portaiden edulliset mitat.

Urien etäisyys toisistaan (mitta a) on sopivasti 2.5 - 3.5 mm. Urien leveys kuormittamattomassa tilassa (mitta b) on tällöin sopivasti 0.7 - 1.2 mm, ja syvyys (mitta t) sopivasti 0.8 - 1.0 - kertaa uraetäisyys a.

Keksinnön mukaisesti portaiden päätypintoihin järjestettyjen koverien syvennysten (mitta m) syvyys on sopivasti 0.02 -V ·' 0.4 mm, jolloin tämä syvennyssyvyys m on sovitettu puristus- : vaipan materiaaliin ja puristusvoimaan puristusraossa.

Olosuhteista riippuen on myös ajateltavissa kompensoida ajan kuluessa tapahtuva (syvennyksen reunojen kulumisesta johtuva) syvennyssyvyyden m pienentyminen käytön aikana siten, että viivavoimaa puristusraossa vähennetään käyttöiän kasvaessa, eli kulumisen lisääntyessä. Tällöin on mahdollista ’ * valita uuden puristusvaipan syvennyssyvyys m aluksi suhteel-: lisen suureksi, eli lähelle mainittua ylärajaa 0.4 mm.

Claims (3)

11 85607

1. Puristimen, erityisesti paperinvalmistuskoneiden tai sen tapaisten vedenpoistopuristimen, elastisesti muotoutuva puristusvaippa (7) veden poistamiseksi ratamaisesta aineesta (2) , jossa puristusvaipan (7) ja ratamaisen aineen (2) välissä kulkee vedenpoistohuopa (10) vedenpoistopuristimen (1) läpi ja jossa puristusvaipan (7) ulkopuolella on portaat (11''), jotka ympyrärengasmaisesti sijaitsevat sopivasti tasaetäisillä halkaisijatasoilla tai kiertävät ruuvivii-vamaisesti, ja jossa portaiden (11") väliin jäävät ulospäin avoimet urat (12"), tunnettu siitä, että poikkileikkauksessa nähtynä kullakin portaalla (11") on kovera päätypinta (13) .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puristusvaippa, tunnettu siitä, että urien (12") leveys (b) on n. 0.7 - 1.2 mm.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen puristusvaippa, tunnettu siitä, että päätypinta (13) - poikkileikkauksessa nähtynä - on keskellä mitan m = 0.02 - 0.4 mm syvempi kuin kummallakin reunalla. i2 8 5 607