FI88755B - Foerfarande och anordning foer kompensering av boejningnen hos en bladbalk - Google Patents

Description

S8 7C5

Menetelmä ja sovitelma teräpalkin taipuman kompensoimiseksi 5 Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä teräpalkin taipuman kompensoimiseksi.

Keksinnön kohteena on myös menetelmän soveltamiseen tarkoitettu sovitelma teräpalkissa.

10

Paperia ja muita nauhamaisia materiaaleja pinnoitetaan johtamalla liikkuvalle materiaalirainalle pinnoiteainetta, joka levitetään tasaiseksi kerrokseksi rainan pinnalle kaavausterällä. Pinnoitettava materiaali kulkee pinnoi-15 tuskoneessa kaavausterän ja sopivan tuen, yleensä pyörivän telan, välistä. Terä kaapii rainalta ylimääräisen pinnoitteen ja tasoittaa pinnoitteen tasaiseksi kerrokseksi rainan pinnalle. Jotta pinnoitekerroksesta tulisi mahdollisimman tasainen, rainan ja kaavinterän välisen raon tulisi olla 20 mahdollisimman tarkasti samanlevyinen koko rainan leveydeltä. Kaavinterää rainaa vasten painavan voiman tulisi olla suuri ja vakiosuuruinen koko terän leveydeltä, jotta pinnoite saataisiin leviämään tasaisesti rairialle myös suurilla rainan nopeuksilla.

/ 25

Materiaalirainan ja kaavinterän välinen rako ei pysy tarkasti samana useista syistä. Työstettäessä kaavinterä ja runko kiinnitetään työstökoneeseen tukevilla kiinnittimillä käyttöasentoon. Huolimatta tarkasta kiinnittämisestä työs-30 tökoneeseen syntyy terää ja runkoa työstettäessä virheitä, joiden takia rainan pinta ja terä eivät ole samansuuntaiset. Kun terää painetaan liikkuvaa rainaa vasten, vaikuttaa terään viivakuorma. Koska kaavarin runko on tuettu laakereilla molemmista päistään, on viivakuorman aiheuttama 35 muodonmuutos suurempi terän keskellä kuin tuetuissa päissä, mistä syystä terä on rainan reunoilla lähempänä rainaa kuin keskellä. Koska terän rainan tai telan pintaan kohdistama voima on rainan keskellä pienempi kuin sen päissä, rainassa mahdollisesti olevat kohoumat ja pinnoitinaineen tiheyden 40 ja viskositeetin vaihtelut saattavat nostaa terän irti rainasta.

2 -^7 55

Edelläolevien haittojen vähentämiseksi on kehitetty erilaisia kaavinterän kiinnitysratkaisuja. Tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa koko rainan pituudelta tasainen te-räkuorma pyritään saamaan aikaan joustavan terän ja säädet-5 tävän kiinnityselimen avulla. Näissä ratkaisuissa terä on kiinnitetty teränpitimeen siten, että terää voidaan painaa rainaa vasten terän pituuden poikki ulottuvalla joustavalla elimellä, esimerkiksi ilma- tai nestetäytteisellä kumilet-kulla. Koska paine letkun sisällä on vakiosuuruinen koko 10 terän pituudella, letku painaa terää rainaa vasten samalla voimalla koko rainan leveydellä. Terän painetta rainaa vasten voidaan säätää muuttamalla painetta letkun sisällä. Joskus tällaisissa ratkaisuissa käytetään terää, joka on jaettu leveyssuunnassa kapeiksi paloiksi. Näin saadaan 15 aikaan joustavampi terä, joka seuraa paremmin rainan ja telan muotoa.

Ratkaisuilla on useita haittoja. Koska joustavan tukielimen muodonmuutoskyky on rajallinen, ei tämän ratkaisun avulla 20 pystytä kompensoimaan suuria terän ja rainan välisen etäisyyden ja teräkuorman muutoksia. Teräkuorman säätöalue jää kapeaksi, ja mikäli pinnoitusnopeutta halutaan lisätä, täytyy terää painaa rainaa vasten kaavariin kiinnitetyllä toimilaitteella. Teräkuorman kasvaesssa terän kiinnityselimen 25 jäykkyys kasvaa, jolloin terä ei enää pysty seuraamaan rainan pintaa halutulla tavalla. Kaavarin runko on rakennettava erittäin jäykäksi, jotta joustava terä saataisiin painetuksi rainaa vasten. Joustavat ja aseteltavat teränpidin-ratkaisut ovat monimutkaisia, terän vaihtaminen on hankalaa 30 ja jousto- elimet saattavat rikkoutua terää vaihdettaessa. Terän pidin joudutaan tekemään suureksi ja painavaksi.

Kalantereissa käytetään taipumakompensoituja teloja, joissa on keskellä kuorman kantava runkotela. Runkotelan ja sen 35 ympärillä olevan telavaipan väliin on sovitettu paine-elimiä, joiden muotoa muuttamalla telavaippa saadaan pysymään suorana. US-patentissa n:o 4,907,528 on kuvattu taipu-makompensoitu teräpalkki, joka perustuu tällaiseen ratkaisuun. Siinä neljä paine-elintä on sijoitettu symmetrisesti 3 -87.^5 pyöreän runkopalkin ympärille, ja niitä ympäröi putki, joka on puolestaan tuettu neliömäiseen kaavarin runkoon. Paine-elinten painetta säätämällä saadaan kaavarin runkoon aiheutetuksi muodonmuutos, joka kompensoi kaavarin teräpalkin 5 taipuman.

Palkin rakenne on monimutkainen, jolloin se on myös erittäin raskas. Tällöin palkin oma paino lisää sen taipumaa ja tarvitaan voimakkaampaa kompensointia. Palkin muoto ei ole 10 vapaasti suunnittelijan valittavissa, koska kaavarin rungon on oltava neliömäinen ja paine-elinten lukumäärä on aina neljä.

Suomalaisessa hakemuksessa 901284 säädetään teräpalkin 15 taipumaa palkkia lämmittämällä. Lämpötilaa teränpitimen läheisyydessä ei ole vakioitu ja taipumaa säädetään suoraan nostamalla lämpötilaa pinnoiteprofiilin funktiona. Tässä ratkaisussa tarvittava lämpömäärä muuttuu käytön aikana palkin lämpötilan muuttuessa. Palkki lämpenee kaavintaan 20 tarvittavan työn ja lämmitysnauhojen tehon vaikutuksesta ja lämmitysnauhojen lämmitystehoa joudutaan tällöin lisäämään, jotta tarvittava siirtymä saataisiin aikaan. Tästä syystä kompensointi ryömii ja palkin lämpökuormat tulevat tarpeet-' toman suuriksi. Suomalaisessa hakemuksessa 792023 on esi-25 tetty vastaavanlainen ratkaisu, jolla on samat heikkoudet.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudentyyppinen menetelmä ja sovitelma kaavarin teräpalkin taipuman kompensoimiseksi. Keksinnön avulla saadaan aikaan taipu-30 makompensoitu kaavarin teräpalkki.

Keksintö perustuu siihen, että palkin lämpötila pidetään tasaisena teränpitimen kohdalla ja palkin taipuma kompensoidaan muuttamalla palkin lämpötilaa sopivissa kohdissa 3 5 lämmitys- tai jäähdytyselimien avulla. Palkin muodonmuutokset kompensoidaan siis aiheuttamalla vastakkaissuuntaiset siirtymät lämpötilanmuutosten avulla.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle 4 ' * / b on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle kaavarille puolestaan on tunnusomaista 5 se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 5 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

10 Tämän keksinnön avulla saadaan aikaan kaavarirakenne, jossa kaavinterä pysyy yhdensuuntaisena rainan ja vastatelan kanssa suurillakin teräkuormilla. Pinnoitusnopeutta voidaan lisätä, ja silti saadaan aikaan hyvälaatuinen pinta useilla erilaisilla pinnoiteaineilla. Teräkuorma on tasainen koko 15 terän leveydeltä. Tasaisen teräkuorman ansiosta terä kuluu tasaisesti koko leveydeltään ja sen käyttöikä lisääntyy. Kompensointijärjestelmä ei lisää kohtuuttomasti palkin massaa. Kevytrakenteisen palkin taipuman kompensointi on helpompaa kuin raskaan, koska palkin omasta massasta aiheutu-20 vatr siirtymät ovat pienempiä. Kompensointijärjestelmä on helppo suunnitella ja sijoittaa palkkiin, koska lämpötilan-muutoksista aiheutuvia muodonmuutoksia ei tarvitse tietää tarkasti. Rainaa pinnoitettaessa kompensointijärjestelmää ohjataan mittamalla palkin suoruutta tai pinnoitetun rainan 25 pinnoitteen paksuutta. Kun tiedetään kunkin lämmitys/jäähdytys-elementin aiheuttaman siirtymän suunta, taipuma voidaan kompensoida ohjaamalla kompensointijärjestelmää suljetun säätöpiirin avulla automaattisesti, tai kaavarin käyttäjä voi säätää kompensointijärjestelmää 30 manuaalisesti.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin oheisten piirustusten avulla.

35 Kuvio 1 esittää yhden keksinnön mukaisen teräpalkin poikki leikkausta.

Kuvio 2 esittää kaaviollisesti keksinnän mukaista kompensointi järjestelmää.

5 ' h /s

Keksinnön mukainen teräpalkki voidaan konstruoida tavanomaisesta teräpalkista. Kuviossa 1 esitetty teräpalkki koostuu poikkileikkaukseltaan kolmiomaisesta koteloraken-teisesta rungosta li, runkoon 11 kiinnitetystä teränpiti-5 mestä 2, kiinnityselimistä 3 ja 4 ja rungon 11 päissä olevista laakereista 12, joiden varassa teräpalkkia voidaan kääntää. Teränpidin 2 terineen 1 on kiinnitetty rungon 11 ulkopuolelle lähelle kolmiomaisen rungon 11 yhtä nurkkaa. Kotelomainen runko 11 muodostaa putkimaisen ontelon. Rungon 10 11 sisäpuolelle on sijoitettu stabilointikanavat 5 ja 6 sekä kompensointikanavat 7-10. Kanavat 5 - 10 on valmistettu hitsaamalla rungon 11 sisäpuolisen pintaan teräs-kouru reunoistaan kiinni. Kanavat 5-10 muodostuvat siten rungon 11 sisäpinnasta ja siihen kiinnitetystä kourusta. 15 Kukin kanava koostuu kahdesta osasta, tulokanavasta ja paluukanavasta. Stabilointikanavan tulokanava 5 on sovitettu runkoon 11 teränpitimen 2 alle ja paluukanava 6 rungon 11 yläpintaan tulokanavan 5 viereen. Kompensointi-kanavat on sijoitettu kolmiomaisen rungon 11 muodostavan 20 kolmion muihin kärkiin siten, että tulokanava 7, 9 on sovitettu toiseen kärkikulman muodostavaan rungon li seinämään ja paluukanava 8, 10 viereiseen seinämään. Tulokanavat on yhdistetty kukin omaan paluukanavaansa eräpalkin päässä. Kanavissa 5-10 kiertää nestettä, joka tulee rungon 11 25 sisään tulokanavan 5, 7, 9 kautta ja poistuu paluukanavan 6, 8, 10 kautta. Kanavat 5-10 ulottuvat koko teräpalkin leveydelle.

Kuviossa l on esitetty kaaviollisesti järjestelmä, jonka 30 avulla nestettä kierrätetään rungon kanavissa 5-10. Neste pumpataan tulokanaviin 5, 7, 9 pumpuilla 15, jotka on sijoitettu järjestelmän tuloputkiin 13. Neste palaa paluukanavista 6, 8, 10 paluuputkien 14 kautta lämmönvaihtimiin 16, joissa on tarvittavat elimet nesteen jäähdyttämiseksi 35 ja lämmittämiseksi. Jokaisella kanavalla on oma lämmönvaih-din 15 ja kierrätysjärjestelmä 13 - 15. Näin kussakin kanavassa kiertävän nesteen lämpötilaa voidaan säätää toisistaan riippumatta.

6 .-0

Teränpitimen 2 alla sijaitsevassa stabilointikanavassa 5, 6 kiertävän nesteen lämpötila asetetaan vakiosuuruiseen asetusarvoon, joka voi olla esimerkiksi ympäristön lämpötila. Kompensointikanavissa 6-10 kiertävän nesteen lämpöti-5 laa muuttamalla muutetaan lämpöjakaumaa palkin poikkileik-kaustasossa. Yhden kompensointikanavan avulla voidaan hallita yksi siirtymäsuunta, ja jos kompensointikanavia on kaksi, kuten tässä esimerkissä, saadaan kompensointikanavissa kiertävän nesteen lämpötilaa muuttamalla hallituksi 10 kaksi erisuuntaista siirtymää, joiden yhteisvaikutuksen avulla saadaan teräpalkki täysin suoraksi.

Kompensointikanavien 7-10 sijainnin, teräpalkin geometrian ja ainepaksuuksien perustella voidaan määrittää tunnet-15 tujen lujuusopin teorioiden mukaisesti matriisiyhtälöt, jotka määräävät siirtymien ja lämpötilanmuutosten välisen suhteen:

Xl _K11 K12 Tll 20 \yl~K21 K22\ T21

Yhtälössä kertoimet K ovat vakiokertoimia, jotka voidaan sovittaa halutuiksi palkin muodon ja aineenpaksuuksien sekä kompensointikanavien sijoittelun mukaan. Kertoimet K on 25 edullisinta valita siten, että K12 ja K21 ovat mahdollisimman lähellä nollaa, jolloin siirtymät x ja y ovat likimain kohtisuorassa toistensa suhteen. Tällöin teräpalkin taipuman ja lämpötilanmuutosten välille saadaan mahdollisimman yksinkertainen säätöalgoritmi. Koska lisäksi lämpö-30 tilanmuutosten ja siirtymien välinen suhde on lineaarinen, on säätöalgoritmi helppo laatia. Kertoimet K määräävät myös siirtymien suunnan terän 1 ja teräpalkin taivutuskeskipis-teen suhteen, ja säätöalgoritmia varten riittää, että tiedetään kunkin kanavan aiheuttaman lämpötilanmuutoksen 35 suunta, jolloin mittaamalla palkin taipuma joko suoraan tai pinnoitepaksuuden avulla saadaan aiheutetuksi haluttu siirtymä takaisinkytketyn säätöpiirin avulla kompensointikanavissa kiertävän nesteen lämpötilaa muuttamalla. Koska palkin taipuma aiheutuu pääosin palkin omasta painosta ja 7 ft 7 j 5 teräkuormasta, voidaan kompensoivat siirtymät sovittaa sopivalla palkin mitoituksella ja kompensointikanavien sijoittelulla vastakkaissuuntaisiksi kuin taipuman siirtymät .

5

Teräpalkin taipuma on tyypillisesti välillä 0,1 - 0,2 mm/m. Tällöin 10 m pitkän palkin taipuma palkin keskellä on yleensä alle 2 mm. Tämän taipuman kompensoimiseksi tarvitaan noin + 10'C:n lämpötilan muutoksia. Lämpötilanmuutok-10 set on helppo toteuttaa nestekierron avulla. Nesteen massa-virran ei tarvitse olla suuri, ja nesteen lämmittäminen ja jäähdyttäminen on helppoa kaupallisesti saatavissa olevilla laitteilla.

15 Edellä esitetyn lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suoritusmuotoja. Kompensointikanavien lukumäärää voidaan vaihdella tarpeen mukaan. Yhden kompensointikanavan avulla saadaan hallituksi yksi siirtymä palkin poikkileikkauksen tasossa ja useammilla kanavilla vastaavasti yksi siirtymä 20 lisää kanavaa kohti. Edullisin kanavien lukumäärä on kaksi, koska tällöin voidaan kompensoida kahden siirtymän yhteisvaikutuksen avulla kaikki siirtymät palkin poikkileikkauksen tasossa. Terä- palkin muoto ja rakenne ja lämmönsiirto-kanavien sijainti ja rakenne voidaan valita vapaasti, mutta 25 stabilointikanava 5, 6 on sijoitettava teränpitimen läheisyyteen, jotta teräpalkin lämpötila teränpitimen 2 kohdalla saadaan pidetyksi tasaisena. Kanavat 5-10 voivat tietenkin olla yksiosaisia, jolloin neste virtaa palkin sisään sen toisesta päästä ja ulos vastakkaisesta päästä. Kanavien 30 5 - 10 ei tarvitse ulottua koko teräpalkin pituudelle, vaan ne voidaan sijoittaa haluttuihin paikkoihin palkin pituussuunnassa tai niitä voi olla pituussuunnassa useampia.

Lämmönsiirtoaineena voidaan käyttää erilaisia nesteitä ja 35 kaasuja. Lämmönsiirtokanavat 5-10 voidaan myös korvata esimerkiksi sähkövastuksilla, infrapunasäteilijoilla tai muilla lämmityselimillä, jolloin palkin lämpötilastabiloin-ti teränpitimen kohdalla tehdään sijoittamalla halutuntyyp-pinen lämmityselin teränpitimen läheisyyteen ja lämmittä- 8 H ;·' ·_ 5 mällä teräpalkki teränpitimen kohdalla ympäristön lämpötilaa korkeampaan lämpötilaan. Tällöin voidaan kompensointiin käytettävien lämmityselinten lämmitystehoa säätämällä asettaa palkin lämpötila kompensointialueilla korkeammaksi 5 tai alhaisemmaksi kuin stabilointialueella ja saada aikaan vastaavanlainen säätötilanne kuin esimerkkitapauksessakin. Teräpalkki ja kompensointielimet voidaan tietenkin suunnitella ja sijoittaa siten, että riittävä kompensointi saadaan aikaan ainoastaan lämmittämällä palkkia 10 kompensointialueilta.

Lämmönsiirtokanavat ja lämmönsiirtoelimet voidaan tietenkin sijoittaa myös teräpalkin rungon 11 ulkopuolelle, tai ne voidaan kiinnittää palkkiin johonkin muuhun sopivaan paik-15 kaan. Mikäli lämmityseliminä käytetään säteilylämmittimiä, ne voidaan sijoittaa palkin lähelle sopivalle etäisyydelle.

Kompensoinnin säätö voidaan toteuttaa automaattisen säätöpiirin avulla, joka säätää palkin suoruutta joko suoran 20 taipumamittauksen tai pinnoitteen paksuusprofiilin perus teella, tai päällystyskoneen käyttäjä voi itse säätää palkin suoruutta manuaalisesti. Haluttaessa voidaan terän taipuma asettaa laitteiston avulla muuksikin kuin nollaksi' kompensoinnin avulla.

25

Claims (9)

9 ;> β / !: 5

1. Menetelmä kaavarin teräpalkin taipuman kompensoimiseksi, jossa palkin taipuma kompensoidaan asettamalla palkkiin 5 vaikuttamaan ainakin yksi palkin lämpötilaa muuttamalla aikaansaatu jännitys, joka aiheuttaa palkkiin ainakin likimain palkin taipumalle vastakkaissuuntaisen siirtymän, tunnettu siitä, että 10 - teräpalkin rungon (11) lämpötila pidetään va-kiosuuruisena palkin siinä osassa, johon teränpidin (2) on kiinnitetty, ja 15. teräpalkin rungon (11) lämpötilaa muutetaan aina kin yhdessä kohdassa runkoa (11) vakiosuuruisen lämpötilan suhteen siten, että lämpötilanmuutoksesta aiheutuva jännitys aiheuttaa palkkiin siirtymän, joka on erisuuntainen kuin palkin taipuma. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että teräpalkin rungon (11) lämpötilaa muutetaan ainakin kahdessa kohdassa palkin runkoa (11) siten, että lämpöjännityksien aiheuttamat siirtymät ovat 25 erisuuntaisia, jolloin ne kompensoivat palkin taipuman kahdessa suunnassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että kompensoivan siirtymän aiheuttava 3. lämpötila säädetään oikeaksi mittaamalla palkin taipumaa ainakin yhdessä pisteessä ja muuttamalla lämpötilaa saadun mittaustuloksen perusteella kunnes taipuma on haluttu, edullisimmin nolla.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kompensoivan siirtymän aiheuttamaa lämpötilaa muutetaan kaavarista tulevan materiaalirainan pinnoitteen paksuusprof iilin mukaan, kunnes paksuusprof iili on tasainen.

5. Taipumakompensoitu teräpalkki, joka käsittää: - rungon (11), 5. runkoon (11) kiinnitetyn teränpitimen (2) terineen (1)» ja - runkoon (11) sovitettuja lämmönsiirtoelimiä (5 -10) , tunnettu - ainakin yhdestä teränpitimen (2) läheisyyteen sovitetusta ensimmäisestä lämmönsiirtoelimestä (5, 15 6), jonka avulla rungon (11) lämpötila voidaan pitää väkiosuuruisena teränpitimen (2) läheisyydessä, ja - ainakin yhdestä toisesta lämmönsiirtoelimestä (7 - 10), jonka avulla rungon (11) lämpötilaa voidaan 20 muuttaa tämän lämmönsiirtoelimen kohdalla ensimmäi sen lämmönsiirtoelimen lämpötilan suhteen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen teräpalkki, tunnettu kahdesta lämmönsiirtoelimestä (7, 8 ja 9, 10), 25 joiden avulla rungon (11) lämpötilaa voidaan muuttaa näiden lämmönsiirtoelinten (7 - 10) alueella.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen teräpalkki, tunnettu siitä, että lämmönsiirtoelimet (5 - 10) ovat 30 palkin runkoon (11) sovitettuja kanavia, joiden läpi voi daan johtaa lämmönsiirtoväliainetta.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen teräpalkki, tunnettu siitä, että lämmönsiirtoelimet (5 - 10) ovat 35 sähkövastuksia.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen teräpalkki, tunnettu siitä, että lämmönsiirtoelimet (5 - 10) ovat lämpösäteilijöitä, esimerkiksi infrapunasäteilijöitä. li 3 8 Ί ί 5