FI85890B - Vals med flexibel mantel i en pappersmaskin, speciellt en pressvals. - Google Patents

Description

85890

Paperikoneen joustovaippainen tela, etenkin puristintela

Vais med flexibel mantel i en pappersmaskin, speciellt en pressvals 5

Keksinnön kohteena on paperivalmistuksessa käytetty puristintela, etenkin vedenpoistopuristimen puristintela, jonka yhteyteen on muodostetta-10 vissa puristusnippi, jonka pituus on olennaisesti suurempi kuin kovilla puristinteloilla ja huovalla tai huovilla varustetun puristusnipin, joka puristintela käsittää joustovaipan, joka on muodostettu aksiaali-suunnassa vastakkain ladotuista tai kiedotuista levylamelleista, joiden telan säteen suuntainen dimensio on ainakin kertaluokkaa suurempi kuin 15 yksittäisen levylamellin aksiaalisuuntainen dimensio.

Ennestään tunnetaan erilaisia paperin käsittelyssä käytettyjä jousto-vaippaisia teloja. Esimerkiksi superkalantereissa käytetään pehmeinä teloina paperiteloja, joiden joustovaippa muodostuu tiiviiksi pakaksi 20 puristetuista paperirenkaista, jotka yksittäisinä eivät voisi kantaa kuormia.

Lisäksi ennestään tunnetaan erilaisia päällystettyjä puristinteloja, esimerkiksi kumi- tai polyuretaanilla päällystettyjä teloja, joiden 25 vaippa voidaan muodostaa myös päällystenauhasta kietomalla. Tämän tekniikan tason osalta viitataan hakijan FI-patenttihakemukseen 854748, . US-patenttiin 3069304 ja saksalaisiin patentteihin n:ot 238417, 565014 ··' ja 1038518. Ennestään tunnettujen joustopäällysteiden epäkohtana on " ollut niiden huono kestävyys ja pinnoitteiden lämpeneminen ja siitä 30 johtuva irtoaminen. Lämpeneminen johtuu osaltaa pinnoitteiden suurista 1 sisäisistä häviöistä ja hystereesistä.

: ·": Ennestään tunnettujen kovien telojen muodostamissa puristinnipissä ainoana joustokomponenttina on puristinhuopa ja näin ollen ko. nippi on .·. : 35 varsin lyhyt sen pituuden ollessa telojen halkaisijoista, huopatyypistä ..· ja kuormituksesta riippuen noin 30...45 mm. Nipin pituutta on pyritty lisäämään erilaisilla pitkänippirakenteilla, jotka yleensä perustuvat kenkämäisen puristuselimen käyttöön. Kenkätekniikalla voidaan puristin- 2 85890 nipin pituudeksi saada noin 250 mm. Puristuskenkiin perustuvat pit-kinippipuristimet ovat kuitenkin rakenteeltaan verraten monimutkaisia ja epäkohtana on myös se, että niissä käytettyjen liukuhihnojen voiteluun tarvitaan öljyä, joka on hankala väliaine, koska se saattaa tur-5 mella paperia.

Esillä olevan keksinnön päätarkoituksena on aikaansaada ratkaisuja edellä kosketeltuihin ongelmiin.

10 Keksinnön lisätarkoituksena on aikaansaada sellainen rakenteeltaan yksinkertainen joustovaippainen puristintela, jolla nippiä voidaan kovaan telanippiin nähden huomattavasti pidentää.

Keksinnön lisätarkoituksena on aikaansaada sellainen joustovaippainen 15 puristintela, jonka muodostamassa nipissä puristinpaine putoaa jyrkästi niin, että ei ilmene ennestään tunnettujen nippien aiheuttamaa rainan uudelleen kostumista.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen joustovaippainen pu-20 ristintela, johon on edullisesti samalla aikaansaatavissa onsipinta, esimerkiksi vettä vastaanottava urapinta.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi . keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että mainittu jousto- ;·. 25 vaippa on siten järjestetty, että yksittäiset levylamellit toimivat nippivyöhykkeellä kantavina osina ja joustavat pääasiassa taipumalla ja geometristä muotoaan muuttamalla.

Keksinnön mukaisella joustopinnoitteella on toteutettavissa sellainen 30 pidennetty nippi, jonka paine putoaa erittäin jyrkästi niin, että turhat rainaa uudelleen kostuttavat nippivyöhykkeet saadaan eliminoitua.

: : Keksinnön mukainen joustovaippa voidaan valmistaa sellaisista kiekois- . · ta, renkaista tai profiilinauhasta, jotka ovat jousto-ominaisuuksiltaan 35 sopivia niin, että telalle saadaan aikaan sellainen joustava päällyste, " joka ei kuumene eikä siinä ilmene haitallisessa määrin hystereesistä.

3 85890

Keksinnön mukaiseen joustovaippaan on nauha- tai rengastekniikkaa hyväksikäyttäen järjestettävissä tarvittaessa edullisesti onsipinta. Joustovaippa voi tarvittaessa olla myös sileäpintainen ilman uritusta tai vastaavaa onsipintaa.

5

Keksinnön mukaisen joustovaipan lamellimateriaaliksi soveltuvat parhaiten materiaalit, joiden kimmokertoimen suhde lujuuteen on mahdollisimman pieni, jolloin ne voivat varastoida itseensä paljon energiaa ilman suuria häviöitä, jotka johtaisivat vaipan kuumenemiseen.

10

Keksinnön mukaista joustovaippatelaa voidaan käyttää yhdessä kovapintaisen puristintelan kanssa. Vielä pitempi nippi saadaan aikaan, kun kaksi keksinnön mukaista joustovaippatelaa sijoitetaan vastakkain muodostamaan pidennetty puristinnippi, joka tällöin voi olla myös kaksihuopainen.

15

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovellusesimerk-keihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole rajoitettu.

20 Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista joustovaippaista puristintelaa ja sen yhteydessä olevaa vedenpoistonippiä konesuunnasta katsottuna.

Kuvio 2 esittää saman kuin kuvio 1 puristimen telojen aksiaalisuunnasta katsottuna.

25 • Kuvio 3A esittää aksiaalileikkauksena keksinnön mukaisen telan jousto- vaippaosaa kuormittamattomassa tilassa.

Kuvio 3B esittää samaa kuin kuvio 3A joustovaipan ollessa nipissä vasta-30 telan kuormittama.

• " Kuvio 4 esittää aksiaalista poikkileikkausta erään keksinnön mukaisen telan joustovaipan ulko-osasta.

: ' : 35 Kuvio 5 esittää samaa kuin kuvio 4 joustovaipan ollessa ulkopinnaltaan sileä.

4 85890 ^ Kuvio 6 esittää kahdesta erilaisesta profiilinauhasta muodostettua jousto-vaippaa.

Kuvio 7 esittää keksinnön mukaisen telan muodostaman nipin puristuspaineen 5 jakautumaa konesuunnassa.

Kuvion 1 mukaisesti puristinnippi N on muodostettu kahden puristintelan 10 ja 20 välille. Yläpuolinen puristintela 20 on sileällä pinnalla 20' varustettu kova tela ja se on laakeroitu akselitapeistaan 21 laakereihin 10 (ei esitetty) puristinosan runkorakenteiden (ei esitetty) varaan. Alapuolisena puristintelana 10 on keksinnön mukaisella joustovaipalla 12 varustettu tela. Puristintela 10 on laakeroitu akselitapeistaan 11 vastaavasti kuin tela 20.

15 Kuvion 2 mukaisesti telat 10 ja 20 muodostavat väliinsä puristinnipin N, jonka kautta kulkee puristushuovan F kannatuksessa paperiraina W, josta vettä poistetaan puristinkudokseen F ja telan 10 joustovaipan 12 onsipin-taan 10', joka muodostuu urituksesta 25 (kuvio 4). Puristinnippi N on pidennetty telan 10 joustovaipan 12 erikoisella rakenteella aikaasaadun 20 suhteellisen suuren joustavuuden ansiosta. Kuvion 2 mukaisesti nippi N ulottuu sektorille a 5...15° telojen 10 ja 20 halkaisijan ollessa luokkaa D = 800...2000 mm. Nipin N pituudeksi Lq saadaan keksinnön ansiosta = 50...200 mm.

25 Keksinnön mukaisessa telassa 10 on erikoinen joustovaippa 12, joka on muodostettu telarungon 22 päälle kiedotusta profiilinauhasta 15 tai vastaavasta rengaspakasta.

Telarungolla 22 voi olla tarvittaessa päätyrengas, johon profiilinauhan 30 15 pää tai vastaava kiinnitetään sekä joustovaipan 12 toisessa päässä rengas, jolla vaippa 12 lukitaan tiiviisti paikoilleen.

Kuvioista 3A ja 3B näkyy joustovaipan 12 rakenne ja joustotapa. Profiili-nauhan 15 tai -renkaan ulottuvuus R joustovaipan 12 säteen suunnassa on 35 ainakin kertaluokkaa suurempi kuin profiilinauhan 15 tai -renkaan ulottuvuus S vaipan 12 aksiaalisuunnassa. Yleensä profiilinauhan 15 tai -renkaan dimensioiden R ja S suhde R/S on alueella * 5...100, sopivimmin alueella 5 85890 R/S — 8...30. Täten profiilinauha 15 tai -renkaat ovat verraten ohutta levymäistä materiaalia, joka on etukäteen muotoiltu tai telapinnoitetta 12 profiilinauhasta kiedottaessa muotoillaan aksiaalileikkauksessa loivaan S-muotoon niin, että profiilinauhasta 15 tai -renkaista saadaan säteen 5 suunnassa puristinnipin N puristuspaineen P vaikutusta joustavia ja muotoaan muuttavia.

On edullista, että keksinnön mukaisella joustovaipalla 12 varustetun telan 10 säteen R0 suhde joustovaipan 12 radiaaliseen dimensioon R on alueella 10 Ro/R - 3...100, sopivimmin alueella R0/R - 10...30.

Kuvioissa 3A ja 3B näkyy vaipan 12 joustotapa. Kuviot 3A ja 3B esittävät yksityiskohtaa A kuviossa 1. Kun nipin N paine P kuormittaa pinnoitteen 12 onsipintaa 10', joustaa vaippa 12 nippisektorilla a. Suurinta joustomatkaa 15 säteen suunnassaan kuviossa 3B merkitty AR.llä. Tällöin ja nipin N keskiviivalta profiilinauhan 15 kerrosten tai -renkaiden tason K-K kohdalta otettu aksiaalipoikkileikkauksen muoto muuttuu kuvion 3A muodosta kuvion 3B muotoon niin, että profiililamellien S-aallon "amplitudi" kasvaa mitasta T0 mittaan Tx eli aalto syvenee. Mitat T0 ja Ta ovat tyypillisesti 20 alueilla T0 - 1. . . 10 mm, Tx - 2...20 mm. Muodonmuutos on mahdollista sen vuoksi, että vierekkäiset profiililamellien sivut pääsevät liikkumaan toistensa suhteen. Täten joustovaippa 12 toimii nippialueella a kuviossa 3B esitettyyn muotoon 12' joustavasti puristuessaan lautasjousen tai nurjahdussauvan tapaan.

25 • Kuvion 4 mukaisesti vierekkäiset profiilinauhat 15a on kiinnitetty toi-siinsa polvekkeilla 19a urituksen 25 sisäpuolen tuntumasta. Vastaava pol-vekelukitus on pinnoitteen 12 sisäkerroksessa kohdassa 19b lähellä tela-runkoa 22.

30

Kuvion 4 mukaisesti on profiilinauhan 15a tai -renkaiden sopivalla profi-' ’ loinnilla saatu aikaan joustovaippaan 12 uritus 25. Kuviossa 4 on urien 25 syvyyttä merkitty N:llä ja urien 25 leveyttä aksiaalisuunnassa M:llä.

• Profiilinauhan 15a ulkosivu 16 on sileä. Urien 25 em. dimensiot M ja N

: ; 35 ovat yleensä alueella M - 0,3...1 mm ja N - 2,5...8 mm. Uritus 25 on saatu . aikaan tekemällä profiilinauhan 15a ulko-osaan matalat syvennykset 15'.

6 85890

Kuvion 5 mukaisesti on profiilinauhasta 15b saatu aikaan sileällä ulkopinnalla 10" varustettu joustovaippatela. Vaipan 12 sileä pinta 10" muodostuu profiilinauhan 15b kierrosten ulkosivuista 16, joiden välillä ei ole uria. Kuvion 5 mukaisesti vastakkaiset profiilinauhakierrokset 15b 5 lukitaan toisiinsa polvekelukituksella 19a (19b). Lukitus on tarpeen, jotta nauhan 15b katketessa vaippa 12 ei purkautuisi. Profiilinauhakier-rosten 15b välillä on sisäpuoliset urat tai välitilat 18, jotka lisäävät joustavuutta sallimalla pinnoitteen muodonmuutokset T0 -> Tx (AR) nippi-vyöhykkeellä a. Kuvioissa 3A ja 3B esitetyn muodonmuutoksen osalta todet-10 takoon, että em. kuviot edustavat maksimaalista muodonmuutosta, joka tapahtuu nipin keskiviivalla K-K muodonmuutoksen pienentyessä nipin vyöhykkeen a reuna-alueille päin mentäessä ja telapäällysteen 12 ollessa kuvion 3A muotoinen nipin vyöhykkeen a ulkopuolella.

15 Kuvion 6 mukaisesti päällysteen 12 uritus 25 on saatu aikaan käyttämällä kahta erillistä profiilinauhaa 15c ja 17, tai vastaavia renkaita. Uritus 25 muodostuu välinauhan 17 tai -renkaan ansiosta nauhan 15c ulko-osien väliin. Urien 25 pohjat muodostavat välinauhan 17 ulkosivuista 17'. Pro-fiilinauhan 15c paksuus S: on yleensä alueella Sx = 2...5 mm ja välinauhan 20 17 paksuus S2 alueella S2 - 0,3...1 mm. Nauhoissa 15c ja 17 tai -renkaissa voi tarvittaessa olla edellä esitetyn kaltaiset polvekelukitukset 19a ja 19b.

Vaikka edellä on keksintöä pääasiallisesti selostettu jatkuvasta profiili-25 nauhasta 15a,15b,15c,17 kietomalla tehtyyn vaippaan 12, voidaan keksintö . toteuttaa myös käyttämällä pakaksi ladottavia rengasmaisia suljettuja lamellikiekkoja, joista joustovaippa 12 kootaan. Tällöinkin renkaissa - . voidaan tarvittaessa käyttää polvekelukitusta 19a,19b sekä sileää pintaa 10" tai urapintaa 10'.

30

Profiilinauhan 15 tai vastaavien renkaiden materiaalina on sopivimmin erilaiset komposiittimateriaalit, metallit tai muut vastaavat palautuvasti joustavat materiaalit. Nauhan 15 tai renkaiden materiaalin valinnalla : .· saadaan myös aikaan telalle sopivat pintaominaisuudet, esimerkiksi kor- : 35 roosion kestävyyttä ja rainan W vaipan 12 pinnasta irtoamista silmällä pitäen.

7 85890

Nipin N pituutta Lq voidaan lisätä käyttämällä kahta joustovaipalla 12 varustettua telaa vastakkain puristusnippiä muodostettaessa. Tällöin molemmat telat voivat olla sileä- tai onsipintaisia ja nippi voi olla kaks ihuopainen.

5

Pinnoitteen rakenteen suunnittelun ja pinnoitemateriaalin valinnassa on tärkeää ottaa huomioon se, että pitkä nippi saadaan muodostetuksi ilman, että nipin alueella vaipan muodonmuutokseen syntyisi voimakasta hystereesistä .

10

Pinnoitemateriaalin valinnalla sekä pinnoitteen jousivakion k - F/AR valinnalla (F - nippiä N kuormittava kokonaisvoima) voidaan toteuttaa yleensä riittävän pitkä nippi ilman haitallista hystereesistä.

15 Kuviossa 7 näkyy eräs esimerkki nippipaineen P jakautumasta nipin pituussuunnassa L, siis rainan W kulkusuunnassa eli konesuunnassa. Kuten kuviosta 7 havaitaan, on keksinnön ansiosta painekäyrä P(L) saatu hyvin jyrkäksi, eikä täten puristuspaineen hidas putoaminen nipin N jättöpuolella muodostu ongelmaksi. Näin ollen tällöin ei tapahdu haitallisessa määrin 20 rainan W uudelleenkostumista.

Tarvittaessa pinnoitteen 12 joustavuutta voidaan lisätä tekemällä pinnoite 12 joustavan kerroksen 22 päälle, jolloin varsinaisena kantavana telarun-‘ : : kona 22 on joustavan kerroksen sisällä oleva telarunko, esimerkiksi valu- 25 rautarunko.

____: Keksinnön mukaiselle kiekoista tai profiilinauhakierroksista muodostuville -·. yksittäisille levylamelleille on ominaista, että ne ovat niin jäykkiä, että ne kantavat myös yksittäin, joten kukin levylamelli toimii tavallaan 30 lautasjousena tai nurjahdussauvana.

Yleensä parhaiten joustovaipan 12 materiaaliksi soveltuvat parhaiten sel-·.· · laiset aineet, joilla kimmokertoimen suhde lujuuteen on mahdollisimman .·. : pieni ja samalla kimmokertoimen ja lujuuden tulo on mahdollisimman suuri.

35 Tällöin joustovaippa voi nippialueella varastoida itseensä paljon energiaa ilman olennaisia häviöitä ja tämä energia vapautuu hyvin nopeasti nippi-alueen jälkeen, millä ehkäistään rainan uudelleenkostumista.

β 85890 ^ Keksinnön mukaista telapinnoitetta 12 voidaan käyttää joko tavanomaisessa jäykässä puristintelassa tai talpumakompensoiduissa tai -säädetyissä teloissa, joiden vaipan sisällä on sarja liukukenkiä, joilla nipin poikki-suuntaista paineprofiilia voidaan hallita ja tarvittaessa nippiä myös 5 kuormittaa jopa ilman kuormitusvarsia.

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

10 15 20 * 25 30 35

Claims (10)

1. Paperivalmistuksessa käytetty puristintela, etenkin vedenpoistopu-ristimen puristintela, jonka yhteyteen on muodostettavissa puristusnip- 5 pi (N), jonka pituus (Lq) on olennaisesti suurempi kuin kovilla puris-tinteloilla ja huovalla tai huovilla varustetun puristusnipin, joka puristintela käsittää joustovaipan (12), joka on muodostettu aksiaali-suunnassa vastakkain ladotuista tai kiedotuista levylamelleista, joiden telan (10) säteen suuntainen dimensio (R) on ainakin kertaluokkaa suu-10 rempi kuin yksittäisen levylamellin aksiaalisuuntainen dimensio (S), tunnettu siitä, että mainittu joustovaippa (12) on siten järjestetty, että yksittäiset levylamellit toimivat nippivyöhykkeellä (A) kantavina osina ja joustavat pääasiassa taipumalla ja geometristä muotoaan muuttamalla. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen joustovaippatela, tunnettu siitä, että levylamellit ovat telan aksiaalisessa keskipoikkileikkauk-sessa (K-K) hyvin loivan S-kirjaimen muotoisia ja että telapäällysteen joustaessa nippialuetta (a) pidentäen muuttuu lamellien poikkileikkauk- 20 sen muoto kaarevuudeltaan jyrkemmäksi (Tj > T0) .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen joustovaippatela, tunnettu siitä, että levylamellien radiaalisen dimension (R) suhde • aksiaaliseen dimensioon (S) on alueella R/S - 5...10, sopivimmin alu- 25 eella R/S - 8. . .30.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen joustopäällyste, tunnettu siitä, että joustopäällystetelan säteen (R0) suhde jousto-päällysteen radiaaliseen dimensioon (R) on alueella R0/R - 3...100, 30 sopivimmin alueella R0/R - 10...30.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen joustovaippatela, t u n - ·.· · n e t t u siitä, että päällysterenkaiden tai nauhan materiaali on : valittu niin, että materiaalin kimmokertoimen suhde lujuuteen on mah- ____: 35 dollisimman pieni ja samalla kimmokertoimen ja lujuuden tulo on mahdollisimman suuri. 1» 85890

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen joustovaippatela, tunnettu siitä, että joustovaipan (12) materiaalina on metalli ja/tai komposiitti.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen joustovaippatela, tun nettu siitä, että joustovaipan profiilinauhassa (15) tai kiekoissa on polvekelukitus (19a,19b).

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen joustovaippatela, t u n -10 n e t t u siitä, että joustovaippaan (12) on aikaansaatu onsipinta (10') käyttämällä profiilinauhan tai -renkaiden ulko-osan profilointia (kuvio 4) tai kahta tai useampaa keskenään erilaista profiilinauhaa (15c,17) tai vastaavia renkaita.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen joustovaippatela, tun nettu siitä, että joustovaippa (12) on muodostettu kahdesta erilaisesta profiilinauhasta (15c,17) tai vastaavista vastakkain ladotuista renkaista, joista suuremman radiaalisen dimension omaava nauha (15c) tai renkaat rajoittavat joustovaipan ulkopinnan urituksen (25), jonka 20 uranpohjat muodostuvat välinauhan (17) tai -renkaiden ulkosivuista (17').

9 85890

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen joustovaippatela, t u n -• n e t t u siitä, että joustovaipan rakenne on sellainen, että sen 25 jousivakio k - F/AR on alueella k - 100...1000 kN/mm, sopivimmin alueella k - 200...700 kN/mm, ja että joustovaipalla varustetun telan (10) muodostaman nipin pituus on alueella Lq - 50...200 mm, sopivimmin --- alueella Lq - 50...120 mm. 30 Π 85890