FI90672B - Rainanmuodostusmenetelmä paperi- tai kartonkikoneissa - Google Patents

Description

90672

Rainanmuodostusmenetelmä paperi- tai kartonkikoneissa Banformningsförfarande i pappers- eller kartongmaskiner 5 Keksinnön kohteena on paperi- tai kartonkikoneiden rainanmuodostusmenetelmä, jossa menetelmässä paperikoneen perälaatikon huulikanavan kautta syötetään massasuspensiosuihku muodostusviiralle tai muodostus-viirojen rajoittamaan muodostuskitaan ja perälaatikon huulikanavan massasuspensiovirtaukseen synnytetään poikkisuuntaista nopeutta syöttä-10 mällä massasuspensiota huulikanavaan sen toiselle reuna-alueelle enemmän kuin sen vastakkaiselle reuna-alueelle siten, että reunavirtausten keskiarvo olennaisesti vastaa keskimääräistä virtausta huulikanavassa.

Ennestään tunnetuilla paperi- tai kartonkikoneilla on sen rakenteesta 15 riippuen joko pienempi tai suurempi taipumus suunnata kuituja rainan valmistussuuntaan eli konesuuntaan. Kaikilla koneilla on lisäksi perä-laatikon huulisuihkun ja muodosviiran tai -viirojen keskinäistä nopeus-eroa säätelemällä tarpeen mukaan mahdollisuus korostaa tai vähentää mainittua taipumusta. Hybridi- ja erityisesti kitaformereilla mainittu 20 orientoiva vaikutus on usein haitallisen suuri, vaikka niillä usein muissa suhteissa on arkinmuodostukseen edullinen vaikutus. Tällaisia edullisia seikkoja ovat mm. pieni tason suuntainen neliömassavaihtelu ja formaation tasaisuus ja valmistetun paperin vähäinen toispuolisuus.

25 Paperikoneiden perälaatikoissa käytetään erilaisia turbulenssigeneraat-toreita ja diffuusoreja, joilla pyritään aikaansaamaan huulivirtaukseen ja huulisuihkuun sopiva diffuusio- ja turbulenssitaso, mikä on tärkää paperin hyvän formaation ja riittävän pienen vetosuhteen (konesuun-ta/poikkisuunta - MD/CD) saavuttamiseksi. Perälaatikoissa käytetään 30 ennestään tunnetusti yleisimmin turbulenssin aikaansaamiseen pääasiallisesti virtauksen suuntaisten seinämien kitkan aikaansaamia nopeuseroja, jotka vaikuttavat poikkisuunnassa massavirtauksen nopeus-, sakeus-ja turbulenssi-intensiteettiprofiileihin ja kuituorientaatioprofiilei-hin. Tunnetusti virtauksen pyörresarjat syntyvät mainittujen seinämien 35 vierelle siten, että pyörteet määrittävä vektori on kohtisuorassa virtauksen suuntaan nähden.

2 90672

Paperikoneen perälaatikon huulikanavassa yksittäisiä pyörteitä massa-suspensiossa on vaikea havaita, koska virtaus on täysin turbulenttista. On kuitenkin ilmeistä, että massasuspension kuitujen orientaation kannalta on merkittävää pyörteiden tason suunta. Ennestään tunnetuilla 5 tasoseinämillä aikaansaatavilla massasuspension pyörteillä, joiden vektori on kohtisuorassa virtauksen pääsuuntaan nähden, ei voida sanottavasti vaikuttaa kuituorientaatioon muodostusviiralla.

Voimakkaan kuituorientaation haitta tulee usein esiin heikentyneenä 10 arkin dimensiostabiilisuutena koneen poikittaissuunnassa. Kun arkki ilmastoinnin muuttuessa kostuu tai kuivuu tai sitä esim. kopiokoneessa voimakkaasti ja toispuoleisesti kuumennuskulvataan, sen mittamuutokset poikkisuunnassa johtavat poikkeamiin tasomaisuudesta, kupruiluun tai käyristymiseen. Voimakas kuituorientaatio näkyy myös haitallisesti pie-15 nentyneenä poikittaisen CD ja konesuuntaisen MD lujuuden suhteena CD/MD.

Tunnetusti paperin kuituorientaation suunnan määrää pääasiallisesti huopautumassa olevan massasuspensiokerroksen ja muodostusviiran välisen relatiivisen nopeusvektorin suunta. Kuituorientaation voimakkuuden taas 20 määrää kyseisen relatiivisen nopeusvektorin itseisarvo. Tunnetusti kuituorientaatiota ohjataan paperikoneella säätämällä mainitun nopeus-vektorin keskimääräistä suuruutta vedenpoiston aikana, mikä ohjaus yleensä saadaan aikaan perälaatikon painetta asettelemalla.

25 Oleellinen ero tunnettujen tasoviirakoneiden ja kitaformereiden orientaation säätötuloksessa johtuu siitä, että nopeusero kitaformerilla muuttuu selvästi enemmän vedenpoistovyöhykkeellä ilman, että mainittuun muuttumiseen voidaan vaikuttaa. Nopeuseron keskimääräinen arvo voidaan siis kummassakin konetyypissä asetella nollaksi haluttaessa minimoida 30 orientaatio. Koska nopeuseroalue on tunnetuissa kitaformereissa suurempi kuin tasoviirakoneissa, on huopautuneessa kuitumatossa kerroksia, joissa on hyvinkin voimakas orientaatio ja lopputuloksena on keskimää-räisestikin selvästi voimakkaampi orientaatio kitaformereilla ajetussa paperissa. Tunnetut hybridiformerit asettuvat tasoviiran ja kitaforme-35 rin väliin minimiorientaatiota tavoiteltaessa.

li 3 90072

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uusia ratkaisuja edellä kosketeltuihin ongelmiin.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on pienentää kuituorientaatiota eli 5 lisätä koneen ja arkin poikkisuunnassa olevien kuitujen suhteellista osuutta koneensuuntaisen kuituosuuden kustannuksella erityisesti kita-tyyppisessä formerissa.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen menetelmä, jota sovel-10 taen voidaan saada vetolujuussuhde MD/CD alueelle MD/CD < 2.0.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että mainitulla poik-kisuuntaisella nopeudella yhdessä muodostuvan radan Z-suunnassa vallit-15 sevan ei-tasaisen nopeuserojakautuman AU - S-W - F(Z) (S — massasuihkun nopeus ja W — viiran nopeus muodostusalueella) kanssa vaikutetaan muodostuvan rainan kuituorientaatioon niin, että radan kuituja saadaan käännetyksi konesuunnasta poikkisuuntaan päin, että menetelmässä asetetaan poikittaisvirtausnopeus ja nopeuseron AU - S-W jakautuma F(Z) si-20 ten, että valmistettavan radan molemmissa pintakerrosalueissa kuitu-orientaatiota käännetään samaan suuntaan tai keskenään vastakkaisiin suuntiin konesuunnasta poikkisuuntaan päin ja lisäksi radan sisäkerrosten kuituorientaatiota käännetään lähimmän pintakerroksen kuituorien-taation kääntösuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan konesuunnasta 25 poikkisuuntaan päin.

Perälaatikkorakenteissa, joissa suppeneva huulikanava on jaettu yhtenäisillä perälaatikon levyisillä väliseinillä kahteen tai useampaan kanavaan, voidaan edellä esitetty poikittaisvirtaus ohjata myös siten, 30 että se vierekkäisissä kanavissa on päinvastaisiin suuntiin.

Keksinnön mukaisesti kuituorientaation ohjaus tapahtuu muuttamalla orientaation suuntakulmaa hallitulla tavalla. Kun orientaation suunta-jakautumaa hyvin kuvaavan ellipsin pääakselin suuntaa käännetään pois-35 päin koneen suunnasta, pienenee ymmärrettävästi mainitun ellipsin koneensuuntaisen ja poikkisuuntaisen radiusvektorin suhde. Ellipsin kään- 4 90672 täminen perustuu siihen, että orientaation suuntakulman tangentti on aina suspension poikittaisen nopeuskomponentin ja koneen suuntaisen relatiivisen (suspensio/viira) nopeuden suhde.

5 Keksinnössä mainitun poikittaisen virtauskomponentin lisäksi käytetään hyväksi sitä, että nopeusero AU - S-W - F(Z) (S - massasuspensiosuihkun nopeus, W - viiran nopeus) vaihtelee muodostusvyöhykkeellä eli ei ole tasainen muodostuvan rainan Z-suunnassa (paksuussuunnassa). Yleensä on tilanne sellainen, että mainittu nopeusero AU on positiivinen ja olen-10 naisesti yhtä suuri muodostuvan rainan alapinnalla ja yläpinnalla ja likimain saman verran negatiivinen rainan keskellä, josta vesi viimeksi poistuu. Mainittuun nopeusjakautumaan vaikuttaa gravitaatiovoima ja viirakidassa vallitseva ylipaine. Kun edellä esitettyä Z-suuntaista nopeusjakautumaa sovelletaan yhdessä poikittaisen nopeuskomponentin 15 kanssa, saadaan aikaan haluttaessa sellainen raina, joka on keskitasonsa suhteen symmetrinen eli sen molemmilla pintakerrosalueilla orientaatio on poikittaisella nopeudella käännetty konesuunnasta poikkisuuntaan päin samaan suuntaan vinoksi, kun taas radan keskikerroksissa orientaation suuntakulma on pintakerroksiin nähden vastakkaissuuntainen, 20 edellä esitetyn suuntakulmasäännön mukaisesti.

Tuomalla keksinnön menetelmän mukaisesti viiralle yli radan tasainen riittävä poikittaisnopeus voidaan eri kuitukerroksissa vallitsevien orientaation suuntakulmien itseisarvojen keskiarvoa nostaa useita kym-25 meniä asteita keskimääräisen suuntakulman silti säilyessä koneen suuntaisena. Vaikutus on sitä suurempi mitä pienempi on edellä mainittu koneensuuntaisen nopeuseron (suspensio/viira) alue ja mitä lähemmäksi nollaa koneensuuntainen keskimääräinen nopeusero asetellaan. Käytännössä on mahdollista saavuttaa keskimääräinen orientaatiojakautuma, joka 30 on leveämpi poikkisuunnassa kuin koneensuunnassa.

Keksintö soveltuu käytettäväksi erityisesti kitaformereilla, mutta myös muilla formereilla. Keksinnön ansiosta vetolujuussuhde MD/CD saadaan yleensä alueelle MD/CD < 2.0. Mainittu vetolujuussuhdealue täyttää myös 35 hienopapereille asetetut vaatimukset, joilla dimensiostabiilisuusvaati-mus on suurin, koska ne joutuvat kopiointi- tai painoprosesseissa suurille lämpötila- ja kosteusmuutoksille alttiiksi.

Il 5 90672

Keksinnön menetelmän mukaisesti tuotetulla paperilla voidaan lisätä sen poikittaista lujuutta ja pienentää MD/CD vetolujuussuhdetta, mikä on tärkeä hienopaperin laatuominaisuus (dimensiostabiilisuus). Usein pelätty käyristymisriski (erityisesti diagonaalikäyristyminen) estetään 5 sillä, että paperi on menetelmällä orientoitavissa yhtä voimakkaasti molemmilta pinnoilta, mikä tapahtuu ylähuulen vaakaliikettä säätämällä ja ajamalla suihkua alaviiraan nähden sopivalla iskukulmalla. Edellä selostetulla perusidealla toimiva systeemi soveltuu parhaiten kita-formerille. Lisäksi on saaavutettavissa se etu, että raina kuivatus -10 osalla kutistuu vähemmän poikkisuunnassa ja erityisesti reuna-alueilla. Tämä lisää koneen tuotantoa ja helpottaa kaikenlaista profiilihallin-taa.

Edellä esitetyn perusteella keksinnön mukaisesti kuituorientaation 15 pienentämiseksi tuotetaan tasainen, riittävä ja säädettävissä oleva sulpun poikittaisnopeus viiralle. Keksinnön taustatekijöitä on hakijan toimesta tutkittu jo vuosia ja sekä virtausmekaniikkaan perustuvilla laskuilla että mittaustuloksilla osoitettu, että turbulenssigeneraatto-rin syöttämä poikkiproftililtään epätasainen sulppuvirtaus synnyttää 20 viiralle poikittaisen virtauskomponentin. Keksinnön ansiosta on mahdollista asettaa tavoitteeksi tasainen poikittaisvirtaus ja laskea minkälainen generaattorin syöttövirtaus on oltava tuloksen saavuttamiseksi.

: ' ·· Perälaatikon kummallekin reuna-alueelle syötetään eri suuruiset vir taukset, joiden keskiarvo olennaisesti vastaa päävirtauksen suuruutta. 25 Poikittaisvirtaus on liki lineaarisesti riippuvainen reunavirtauksen . erosta keskimääräiseen virtaukseen nähden. Vaikuttavana terminä on nopeusero x nopeuseron kanavaleveys. Koska suuret nopeuserot helposti synnyttävät häiritsevää pyörteisyyttä, joudutaan reunakanavat tekemään kohtalaisen leveiksi, ja/tai tasoittava nopeusero porrastamaan useam-30 paan vyöhykkeeseen. Jos tavoitellaan hyvin suurta poikittaisvirtausta ja maksimireunavirtaus halutaan nostaa yli kaksinkertaiseksi keskimääräiseen arvoonsa nähden, on minimivirtaus toisella reunalla oltava negatiivinen eli reunalta on poistettava massaa. Reuna-alueiden virtaa-masäädöt on mahdollista toteuttaa sopivilla pumppu- ja/tai venttiili-35 ratkaisuilla. Samoja ratkaisuja voidaan soveltaa myös siihen sovellu- 6 90672 tusmuotoon, jossa suppeneva huulikanava on jaettu kahteen päällekkäiseen vyöhykkeeseen välilevyn avulla.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla 5 oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovel-lusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole mitenkään ahtaasti rajoitettu.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti konesuuntaisena pystypoikkileikkauksena 10 erästä perälaatikkoa, jonka yhteydessä keksinnön mukaista rainanmuodos-tusmenetelmää voidaan soveltaa.

Kuvio 2 havainnollistaa kaaviokuvana keksinnön menetelmää turbulenssi-generaattorin jättöreunan edestä katsottuna.

15

Kuvio 3 esittää keksinnön menetelmän toteuttamiseksi perälaatikon huu-likanavaan synnytetyn poikittaisvirtauksen nopeusprofiilia.

Kuvio 4 esittää päältäpäin nähtynä huulikanavavirtauksen nopeusjakau-20 tumaa generaattoriosan jättöreunalla.

Kuvio 5A esittää lisäsyötön sijoitusta turbulenssigeneraattorin toiselle reuna-alueelle keksintöä sovellettaessa.

25 Kuvio 5B esittää kuviota 5A vastaavasti tulpattuja turbulenssigeneraattorin putkia tasauskammion puolelta turbulenssigeneraattoriin päin katsottuna.

Kuvio 6 esittää periaatteellisesti keksinnön menetelmää soveltaen kita-30 formerilla valmistetun halkaistun radan orientaation suuntakulman Θ vaihtelua paperin paksuussuunnassa Z.

Kuvio 7 esittää kaaviollisesti pystypoikkileikkausta eräästä keksintöä soveltavasta perälaatikon huuliosasta.

35

II

7 90672

Kuvio 8 esittää kaaviollisesti kuvion 7 mukaisen välihetulalevyllä varustetun huuliosan lähtöreunaa, mikä on samalla turbulenssigeneraat-torin jättöreuna.

5 Kuvio 9 esittää kuvioiden 7 ja 8 mukaisessa ratkaisussa perälaatikon turbulenssigeneraattorin kummallekin reunalle järjestettyä venttiili-järjestelmää.

Kuvio 10 havainnollistaa massan erikoissyöttöjen jakautumaa turbulens-10 sigeneraattorin reuna-alueilla, mikä on toteutettavissa kuvion 9 mukaisella venttiilijärjestelyllä.

Kuvio 11 esittää kuvion 10 mukaista massan erikoissyöttöjen jakautumaa toteuttavaa venttiiliasettelua.

15

Kuvio 12 esittää erästä toista turbulenssigeneraattorin massan erikoissyöttöjen jakautumaa, joka on toteutettavissa kuvion 13 mukaisella venttiiliasettelulla.

20 Kuvio IA esittää erästä vaihtoehtoista turbulenssigeneraattorin reuna-alueiden massan erikoissyöttöjen jakautumaa.

Kuvion 1 mukainen perälaatikko on sijoitettu kaksiviiraformerin yhteyteen. Formerista kuviossa 1 näkyvät rintatelat 10 ja 12 ja niiden yli 25 kulkevat muodostusviirat 11 ja 13, jotka rajoittavat väliinsä muodos-tuskidan G. Perälaatikon huulikanavasta 15 syötetään kärkilistan 19 rajoittaman huuliaukon 18 kautta massasuspensiosuihku J viirojen 11,13 rajoittamaan muodostuskitaan G.

30 Perälaatikko käsittää massasuspension virtaussuunnassa F edeten jako-tukin 24, jakoputkiston 23, tasauskammion 22, turbulenssigeneraattorin 20 ja huulikanavan 15, jossa on väliseinämänä hetulalevy 30. Hetulalevy jakaa huulikanavan 15 kahteen suppenevaan osaan 15a ja 15b. Huullkanava 15 rajoittuu kiinteän alahuuliseinämän 16 ja vaakanivelen 17a ympäri 35 kääntyvän ylähuuliseinämän 17 välille. Ylähuulipalkki 28 ja sen mukana ylähuuliseinämä 17 on järjestetty ruuvivaihteella 27 mainitun nivelen 8 90672 17a ympäri käännettäväksi. Huuliaukkoa 18 yläpuolelta rajoittava kärki-lista 19 on säätökarojen 25 sarjan ja säätövaihteiden sarjan 26 säätämä.

5 Kuviossa 1 esitetyn virtausaukoilla 21 varustetun reikälevyn 20 asemesta keksinnössä voidaan käyttää myös muita turbulenssigeneraattoreita, esim. sellaisia hakijan soveltamia turbulenssigeneraattoreita, joissa on putkipatterit, joiden putket alkavat tasauskammiosta 22 pyöreäpoik-kipintaisina ja päättyvät huulikanavan 15 tuloreunalla 20 suorakaide-10 poikkipintaisina.

Kuviossa 1 esitetty perälaatikko on suurelta osin ennestään tunnettu ja se on tässä yhteydessä selostettu vain erääksi esimerkiksi seuraavassa selostettavan keksinnön toteutusympäristöstä.

15

Kuvioiden 2,3 ja 4 mukaisesti perälaatikon huulikanavaan 15 synnytetään sen turbulenssigeneraattorin 20 jättöreunasta 20' alkaen poikit-taisvirtaus, jonka nopeusvektoria on merkitty vo:lla. Kuviossa 3 on esitetty poikittaisvirtauksen nopeuden v jakautuma poikkisuunnassa 20 käyttöpuolen KP ja hoitopuolen HP välillä. Reuna-alueilla R poikit- taisvirtausnopeus v kasvaa perälaatikon sivuseinistä 16a ja 16b lähtien 0: s ta arvoon v0.

Mainittu poikittaisvirtaus saadaan aikaan syöttämällä turbulenssigene-25 raattoriin 20 toisella massavirtauksen reuna-alueella 20A keskimääräistä pääsuunnan nopeutta U0 (kuvio 4) suuremmilla nopeuksilla U., ja U.2 kuin vastakkaisella reuna-alueella 20B, jossa vastaavatnopeudet Uw ja Ub, ovat keskimääräistä nopeutta U0 pienemmät.

30 Huulikanavan 15 päävirtauksen nopeusjakautuma huulikanavassa 15 näkyy kuviossa 4, jossa mainittua virtausprofiilia on merkitty U:lla. Keskialueella E nopeus U on tasainen U - U0. Reuna-alueiden 20A ja 20B nopeuseron vuoksi massan päävirtaukseen syntyy nopeusvektorikenttä V, jolla on edellä käsitelty poikittainen komponentti v0. Reunakanaviin 21a 35 ja 21b syötetään virtaukset putkien 32a ja 32b kautta. Mainittuja vir-

II

9 90672 tauksia (nopeudet Utl ,UK) säädellään venttiileillä 33a ja 33b tai vastaavilla säätöpumpuilla.

Vaikka kuvioissa 3 ja 4 esitetyt huulikanavan 15 pystysivuseinämien 5 tuntumassa olevat reuna-alueet, joiden leveys R «= 10-15 cm, aiheuttavat radan reuna-alueille anisotropiaa, leikataan joka tapauksessa rainan reunat ainakin mainitulta leveydeltä R pois ennen puristimen pick-up-telaa, joten reuna-alueet R eivät aiheuta radan poikkiprofiiliin epätasaisuutta.

10

Kuviossa 4 esitettyjen paperimassan lisäsyöttöjen 32a,32b asemesta voidaan poikittaisvirtaus v saada aikaan myös siten, että pienennetään turbulenssigeneraattorin toisella reuna-alueella 20B esim. tulppaamalla reuna-alueen turbulenssiputket 21c kuvion 5B mukaisesti. Vastaavaa 15 esittävät kuviossa 5A turbulenssigeneraattorin 20 reuna-alueet 20C, joiden välissä on lisäsyöttöalue 20D.

Edellä selostetulla perusidealla toimivalla perälaatikolla voidaan ajaa paperia lähellä nk. efektiivistä tasaperää. Tämä tarkoitta sitä, että 20 laskettaessa paperin Z-suunnassa eri kerrosten orientaatiokulmien integraali saadaan tuloksi = 0. Tämä edellyttää, että huulisuihkun J nopeus huuliaukon 18 ulostulossa on suurempi kuin viirojen 11,13 nopeus. Suihkun J hidastumisesta johtuen osa paperin kerroksista suotautuu aliperätilanteessa yliperäajosta huolimatta. Näin paperista muodostuu 25 kerroksellinen verkkorakenne ja orientaation nettokulma = 0.

Jos kitaformerin arkki keksinnön mukaisella tavalla ajettaessa halkaistaisiin useampaan kerrokseen, havaittaisiin orientaation pääsuunnan vaihtelevan kerroksesta toiseen siirryttäessä. Kuvio 6 esittää kaaviol-30 lisesti havaittua tulosta. Kuvion 6 mukaisesti paperin kumpikin alapuolen AP ja yläpuolen YP välinen pintakerros (A-B ja E-D) paperiarkista orientoituu samaan suuntaan ajosuunnasta poiketen. Tällä alueella suspension nopeus on viiran nopeutta suurempi (S>W). Pisteissä B ja D suspensio on hidastunut viirojen 11,13 nopeuteen ja orientaation mak-35 simikulma 0 — 90° saavutetaan. Kun suspensio hivenenkin tästä hidastuu, hyppää suuntakulma 180° arvoon -90° ja suspension edelleen hidastuessa 10 90672 alkaa suuntakulma O lähestyä nollaa välillä B-C ja D-C. Suuntakulma aivan keskellä rataa vapaan suspensiokerroksen lähestyessä nollaa on epämääräinen, koska siinä sekä koneensuuntainen että poikkisuuntainen relatiivinen nopeus lähestyy nollaa.

5

Edelleen kuvioon 6 viitaten on todettavissa, että keksinnön mukaisesti muodostetulle arkin orientaatiostruktuurille on yleensä pääasiallisesti ominaista: 10 - arkin orientaatiojakautuma on olennaisesti symmetrinen arkin keski tason suhteen (kts. kuvio 6), - arkin kummallakin pintakerroksella A-B, D-E ja keskikerroksella B-D ovat orientaatiokulman 0 poikkeamat eri suuntiin (ristiin) konesuun- 15 taan nähden, - orientaation keskimääräinen nettosuunta säilyy kokonaan tai lähes koneen suuntaisena, 20 - orientaation keskimäärinen taso on laskenut merkittävästi keksinnön mukaisesti sovelletun poikittaisnopeuden ansiosta.

Mainittujen ominaisuuksien ansiosta on arkin muihin ominaisuuksiin nähden huomattava seuraavaa: 25 - koska orientaation keskimääräinen vinoutuma on lähes nolla, ei arkin suora kulma deformatoidu kuumennuskuivatuksessa. Paperin laserpaino-kelpoisuus on hyvä, eikä ns. pinon kaatumista tapahdu, 30 - koska kuitujen suhteellista osuutta poikkisuunnassa on lisätty, on arkin dimensiopysyvyys parantunut ja sen poikittainen lujuus kasvanut ja täten arkki on lujuuden suhteen neliömäisempi, - paremmasta dimensiopysyvyydestä johtuen myös poikittainen kuivatus-35 kutistuma on pienentynyt erikoisesti reuna - alueilla, 11 11 90672 - johtuen arkin orientaatiojakautuman symmetrisyydestä keskitason suhteen arkin taipumus kupruilla tai käyristyä sen kokiessa ilmastoinnin muutoksia tai sitä kuumennuskuivattaessa on pienentynyt, 5 - arkin laminoituneesta rakenteesta johtuen sen bulkkisuus on kasvanut ja taivutusjäykkyys poikkisuuntaan lisääntynyt.

Usein joudutaan formaation ja muiden syiden takia ajamaan paperia kaukana ns. efektiivisestä tasaperätilanteesta joko ala- tai yläperän 10 puolella. Tällöin paperi keskimäärin ja valtaosa sen kerroksista saattavat orientoitua ajosuuntaan nähden samalle puolelle aiheuttaen haittaa esim. laserkelpoisuuteen. Asettamalla huulikartioon kuvioiden 1,7 ja 8 mukaisesti jäykkä hetulalevy 30, voidaan virtaus jakaa kanavaosiin 15a ja 15b ylä- ja alapuoliseen osaan. Hetula 30 estää osavirtausten 15 sekoittumisen huulikanavan 15 alkupäässä.

Hetula 30 estää kuviossa 8 katkoviivoin esitettyjen nuolten P suuntaiset virtaukset. Kuviossa 8 (+) ja (-) -merkityt alueet toimivat normaalin lisäsyötön mukaisesti, -alueet toimivat nk. negatiivisen lisä-20 syötön mukaisesti eli massavirtausta tapahtuu turbulenssigeneraattoris-sa 20 taaksepäin. Käytännön toteutuksissa johdetaan massan poistoputki (ei esitetty) tasauskammion 22 reunoilta viirakaivoon. Huulisuihkussa J on kuvioiden 7 ja 8 toteutuksessa erisuuntaiset poikittaisnopeudet vastakkaisilla pinnoilla vastaten kanavaosien 15a ja 15b keskenään 25 vastakkaissuuntaisia poikittaisnopeuksia v2 ja v,. Näin saadaan syntymään jo perusideassa kuvailtu rainan struktuuri ajettaessa myös kaukana tasaperätilanteesta. Kuvioissa 7 ja 8 esitetyn sove11usmuodon mukainen menetelmä soveltuu hybridiformerille kaikilla suihkusuhteilla ja kita-formerille ajettaessa voimakkaalla ali- tai yliperällä.

30 Järjestämällä perälaatikon turbulenssigeneraattorin 20 kummallekin reunalle kuvion 9 mukainen venttiilijärjestelmä tarvittavine putkis-toineen, voidaan muodostaa haluttu kerroksellisuus jäykän välihetulan 30 omaavassa huulikanavassa 15 ja siitä purkautuvassa huulisuihkussa J. 35 Tämä toteutusvariaatio soveltuu kaikille formerityypeille. Yhden välihetulan 30 asemesta voidaan käyttää kahta tai useampaa välihetulalevyä, 12 90672 joilla huulikanava 15 jaetaan useampaan kuin kahteen päällekkäiseen kiilamaiseen kanavaosaan.

Kuvioissa 9-14 on esitetty yksi välihetulalevy 30, joka jakaa huuli-5 kanavan 15 kahteen päällekkäiseen kanavaosaan 15a ja 15b, joihin kumpaankin johdetaan turbulenssigeneraattorin 20 molemmilla reuna-alueilla massansyöttöputket 32a ja 32b. Mainittuihin putkiin 32a ja 32b massa johdetaan perälaatikon jakotukista 24 putkien 34a ja 34b kautta, joiden kautta syötetään massan lisävirtaukset Fa ja Fb perälaatikon reuna-10 alueille mainittujen poikittaisten virtausten aikaansaamiseksi huuli-kanavassa.

Kuvioiden 9,11 ja 13 mukaisesti massansyöttöputkista 32a ja 32b on järjestetty ohitusputket 36a,36b, joissa on venttiilit 35a,35b. Mainit-15 tujen putkien 36a,36b kautta voidaan syöttää ohivirtaukset Fa^ ja FbM viirakaivoon.

Kuviossa 10 on esitetty kuvion 9 mukaisella putki- ja venttiilijärjestelyllä toteutettavissa oleva virtausjakautuma, jossa välihetulan 30 20 eri puolilla osakanavissa 15a ja 15b olevat poikittaisnopeudet v, ja v, ovat samansuuntaiset. Kuvion 10 mukainen virtausjärjestely on toteutettavissa esim. kuviossa 11 esitetyillä eri venttiilien asetuksilla.

.·. Keksinnön puitteissa on mahdollinen kuvion 12 mukainen erikoisvirtaus- 25 jakautuma, jossa yläkanavan 15b puolella tapahtuu lisäsyöttöä turbulenssigeneraattorin 20 molemmilla reuna-alueilla 20A ja 20B, kun taas alakanavan 15a puolella toisella reuna-alueella 20A on lisäsyöttöä ja toisella reuna-alueella 20B "negatiivista lisäsyöttöä". Kuvion 12 mukainen erikoisvirtausjakautuma on toteutettavissa kuvion 13 mukaisilla 30 venttiilien asetuksilla.

Edellä selostetuilla putkisto- ja lisäsyöttöjärjestelyillä venttiilien erilaisilla asetuksilla voidaan toteuttaa hyvin useita erilaisia poik-kivirtauskombinaatioita käyttämällä hetulaväliseinää 30. Tarvittaessa 35 voidaan käyttää myös useampaa kuin yhtä hetulaväliseinää 30. Säätämällä eri venttiileiltä eri tavalla voidaan edellä selostettujen (+) ja (-)- I! 13 90672 reuna-alueiden 20A ja 20B efektiivisyyttä säätää esim. kuvion 16 mukaiseen asentoon, jossa yläkanavassa 15b vallitsee hyvin suuri poikittainen nopeus v,, joka on olennaisesti suurempi kuin alakanavassa 15b vallitseva poikittainen nopeus v2, jonka suunta voi vaihdella.

5

Keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa voidaan vähentää myös perälaatikon massavirtauksen sellaista vanaisuutta, joka johtuu siitä, että turbulenssiputkiston jättövanat eivät riittävästi sekoitu ja joka vanaisuus ilmenee radassa turbulenssiputkiston putkijaolla.

10

Keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa voidaan poikittaisvir-tauksen nopeutta v säätää varsin laajoissa rajoissa niin, että saadaan aikaan juuri tahdottu vaikutus kuituorientaation jakautumaan. Alustavasti arvioituna mainittu poikittainen nopeus tulee yleensä olemaan 15 alueella 0 < v < 1 m/s.

Muitakin nopeusalueita voidaan tarvittaessa käyttää. Sopiva nopeus voidaan määrittää suorittamalla paperikoneella tai koekoneella koeajoja, jossa poikittaisnopeutta v varioidaan ja paperiradasta mitataan 20 on-line orientaatiojakautumia tai vastaavat mittaukset suoritetaan paperinäytteistä.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaih-25 della ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetystä.

Claims (11)

14 90 672

1. Paperi- tai kartonkikoneiden rainanmuodostusmenetelmä, jossa menetelmässä paperikoneen perälaatikon huulikanavan (15) kautta syötetään 5 massasuspensiosuihku (J) muodostusviiralle tai muodostusviirojen (11,13) rajoittamaan muodostuskitaan (G) ja perälaatikon huulikanavan (15;15a,15b) massasuspensiovirtaukseen synnytetään poikkisuuntaista nopeutta (v) syöttämällä massasuspensiota huulikanavaan (15;15a,15b) sen toiselle reuna-alueelle enemmän kuin sen vastakkaiselle reuna-10 alueelle siten, että reunavirtausten keskiarvo olennaisesti vastaa keskimääräistä virtausta huulikanavassa, tunnettu siitä, että mainitulla poikkisuuntaisella nopeudella (v) yhdessä muodostuvan radan Z-suunnassa vallitsevan ei-tasaisen nopeuserojakautuman Δϋ — S-W — F(Z) (S - massasuihkun nopeus ja W - viiran nopeus muodostusalueella) kanssa 15 vaikutetaan muodostuvan rainan kuituorientaatioon niin, että radan kuituja saadaan käännetyksi konesuunnasta poikkisuuntaan päin, että menetelmässä asetetaan poikittaisvirtausnopeus (v) ja nopeuseron AU - S-W jakautuma F(Z) siten, että valmistettavan radan molemmissa pintakerrosalueissa (ΑΡ,ΥΡ) kuituorientaatiota käännetään samaan suun-20 taan tai keskenään vastakkaisiin suuntiin konesuunnasta poikkisuuntaan päin ja lisäksi radan sisäkerrosten kuituorientaatiota käännetään lähimmän pintakerroksen (ΑΡ,ΥΡ) kuituorientaation kääntösuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan konesuunnasta poikkisuuntaan päin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä asetetaan poikittaisvirtausnopeus (v) ja nopeuseron AU - S-W jakautuma F(Z) siten, että menetelmän avulla saadaan valmistetuksi sellainen rata, jonka rakenne on Z-suunnassa olennaisesti symmetrinen keskitasonsa suhteen. 30

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan lisäsyöttöä sovelletaan huulikanavaa edeltävän tur-bulenssigeneraattorin reuna-alueen turbulenssiputkissa (21a,21b) tai vastaavissa virtauskanavissa. 35 11 is 90672

4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että perälaatikon toisella reuna-alueella syötetään perälaatik-kovirtaukseen lisämassaa ja vastakkaisella reuna-alueella otetaan perä-laatikkovirtauksesta pois massaa, joka johdetaan viirakaivoon tai vas- 5 taavaan.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan lisäsyötöt perälaatikon reuna-alueille otetaan perä-laatikon jakotukista (24) ja että lisäsyöttöjen virtausmäärää säädetään 10 venttiileillä (33a,33b) ja/tai säätöpumpuilla.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että huulikanavan poikittaisen virtausnopeuden (v) profiili on järjestetty olennaisesti tasaiseksi huulikanavan (15) reuna-alueita (R) 15 lukuunottamatta (kuvio 3).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunne ttu siitä, että menetelmässä huulikanava jaetaan yhdellä tai useammalla välihetulalevyllä (30) kahteen tai useampaan päällekkäiseen osakanavaan 20 (15a,15b) ja että mainittuihin osakanaviin (15a,15b) johdetaan erikseen massasuspension lisäsyöttöputket ja mahdolliset poistoputket (kuviot 1,9-14).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että huulikanavan (15) päällekkäisiin osakanaviin järjestetään keskenään samansuuntaiset tai vastakkaissuuntaiset poikittaisvirtaukset (v).

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä huulikanavan (15) toisella reuna-alueella 30 (20A) molempiin tai kaikkiin osakanaviin (15a,15b) johdetaan massan lisäsyötöt ja vastakkaiselta turbulenssigeneraattorin reuna-alueelta (20B) otetaan perälaatikosta ulosvirtaukset (Fbout) (kuviot 9,10 ja 11).

10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen menetelmä, tunne ttu 35 siitä, että menetelmässä käytetään turbulenssigeneraattorin molemmille reuna-alueille (20A.20B) venttiili- ja putkijärjestelyjä, joiden kautta 16 90 672 johdetaan valinnaisesti perälaatikon huulikanavan (15) reuna-alueille massan lisävirtaus ja/tai ulosvirtaus viirakaivoon tai vastaavaan (kuviot 11-16).

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnet - t u siitä, että menetelmässä käytetyn poikittaisvirtauksen nopeus (v) on alueella 0 < v < 1 m/s. li π 90672