FI90672C - Rainanmuodostusmenetelmä paperi- tai kartonkikoneissa - Google Patents

Description

90672

Rainanmuodostusmenetelmå paper!- tal kartonkikoneissa Banformningsfdrfarande i pappers- eller kartongmaskiner 5 Keksinnon kohteena on paperi- tai kartonkikoneiden rainanmuodostus-menetelmå, jossa menetelmåsså paperikoneen perålaatikon huulikanavan kautta syotetaan massasuspensiosuihku muodostusviiralle tai muodostus-viirojen rajoittamaan muodostuskitaan ja peralaatikon huulikanavan massasuspensiovirtaukseen synnytetåån poikkisuuntaista nopeutta syotta-10 malla massasuspensiota huulikanavaan sen toiselle reuna-alueelle enem- man kuin sen vastakkaiselle reuna-alueelle siten, etta reunavirtausten keskiarvo olennaisesti vastaa keskimåaraistå virtausta huulikanavassa.

Ennestaan tunnetuilla paperi- tai kartonkikoneilla on sen rakenteesta 15 riippuen joko pienempi tai suurempi taipumus suunnata kuituja rainan valmistussuuntaan eli konesuuntaan. Kaikilla koneilla on lisaksi perålaatikon huulisuihkun ja muodosviiran tai -viirojen keskinaista nopeus-eroa saatelemållå tarpeen mukaan mahdollisuus korostaa tai vdhentaa mainittua taipumusta. Hybridi- ja erityisesti kitaformereilla mainittu 20 orientoiva vaikutus on usein haitallisen suuri, vaikka niilla usein muissa suhteissa on arkinmuodostukseen edullinen vaikutus. Tallaisia edullisia seikkoja ovat mm. pieni tason suuntainen neliomassavaihtelu ja formaation tasaisuus ja valmistetun paperin vahainen toispuolisuus.

25 Paperikoneiden peralaatikoissa kaytetåån erilaisia turbulenssigeneraat- toreita ja diffuusoreja, joilla pyritaan aikaansaamaan huulivirtaukseen ja huulisuihkuun sopiva diffuusio- ja turbulenssitaso, mikå on tarkaa paperin hyvan formaation ja riittavån pienen vetosuhteen (konesuun-ta/poikkisuunta - MD/CD) saavuttamiseksi. Peralaatikoissa kaytetaan 30 ennestaan tunnetusti yleisimmin turbulenssin aikaansaamiseen pååasial-lisesti virtauksen suuntaisten seinamien kitkan aikaansaamia nopeusero-ja, jotka vaikuttavat poikkisuunnassa massavirtauksen nopeus-, sakeus-ja turbulenssi-intensiteettiprofiileihin ja kuituorientaatioprofiilei-hin. Tunnetusti virtauksen pyorresarjat syntyvat mainittujen seinamien 35 vierelle siten, etta pydrteet maarittava vektor! on kohtisuorassa virtauksen suuntaan nahden.

2 90672

Paperikoneen perålaatikon huulikanavassa yksittaisia pydrteita massa-suspensiossa on vaikea havaita, koska virtaus on taysin turbulenttista. On kuitenkin ilmeista, etta massasuspension kuitujen orientaation kan-nalta on merkittavaa pydrteiden tason suunta. Ennestaan tunnetuilla 5 tasoseinåmillå aikaansaatavilla massasuspension pybrteilla, joiden vektori on kohtisuorassa virtauksen pååsuuntaan nåhden, ei voida sanot-tavasti vaikuttaa kuituorientaatioon muodostusviiralla.

Voimakkaan kuituorientaation haitta tulee usein es iin heikentyneena 10 arkin dimensiostabiilisuutena koneen poikittaissuunnassa. Kun arkki ilmastoinnin muuttuessa kostuu tai kuivuu tai sita esim. kopiokoneessa voimakkaasti ja toispuoleisesti kuumennuskuivataan, sen mittamuutokset poikkisuunnassa johtavat poikkeamiin tasomaisuudesta, kupruiluun tai kayristymiseen. Voimakas kuituorientaatio nakyy myos haitallisesti pie-15 nentyneenå poikittaisen CD ja konesuuntaisen MD lujuuden suhteena CD/MD.

Tunnetusti paperin kuituorientaation suunnan maaraa paaasiallisesti huopautumassa olevan massasuspensiokerroksen ja muodostusviiran valisen relatiivisen nopeusvektorin suunta. Kuituorientaation voimakkuuden taas 20 maåråa kyseisen relatiivisen nopeusvektorin itseisarvo. Tunnetusti kuituorientaatiota ohjataan paperikoneella saåtamallå mainitun nopeusvektorin keskimååråistå suuruutta vedenpoiston aikana, mika ohjaus yleensa saadaan aikaan perålaatikon painetta asettelemalla.

25 Oleellinen ero tunnettujen tasoviirakoneiden ja kitaformereiden orientaation såatotuloksessa johtuu siitå, ettå nopeusero kitaformerilla muuttuu selvasti enemmån vedenpoistovyohykkeella ilman, ettå mainittuun muuttumiseen voidaan vaikuttaa. Nopeuseron keskimaarainen arvo voidaan siis kummassakin konetyypisså asetella nollaksi haluttaessa minimoida 30 orientaatio. Koska nopeuseroalue on tunnetuissa kitaformereissa suurem-pi kuin tasoviirakoneissa, on huopautuneessa kuitumatossa kerroksia, joissa on hyvinkin voimakas orientaatio ja lopputuloksena on keskimaa-råisestikin selvåsti voimakkaampi orientaatio kitaformereilla ajetussa paperissa. Tunnetut hybridiformerit asettuvat tasoviiran ja kitaforme-35 rin valiin minimiorientaatiota tavoiteltaessa.

li 3 90672

Esilla olevan keksinndn tarkoituksena on saada aikaan uusia ratkaisuja edella kosketeltuihin ongelmiin.

Esllla olevan keksinndn tavoitteena on pienentaa kultuorientaatiota eli 5 1isata koneen ja arkin poikkisuunnassa olevien kuitujen suhteellista osuutta koneensuuntaisen kuituosuuden kustannuksella erityisesti kita-tyyppisessa formerissa.

Keksinndn tarkoituksena on aikaansaada sellainen menetelma, jota sovel-10 tåen voidaan saada vetolujuussuhde MD/CD alueelle MD/CD < 2.0.

Edella esitettyihin ja myohemmin selviåviin paåmåariin paasemiseksi keksinndlle on paåasiallisesti tunnusomaista se, ettå mainitulla poik-kisuuntaisella nopeudella yhdesså 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, etta radan kuituja saadaan kaannetyksi konesuunnasta poikkisuuntaan pain, etta menetelmasså asete-taan poikittaisvirtausnopeus ja nopeuseron AU - S-W jakautuma F(Z) si-20 ten, ettå valmistettavan radan molemmissa pintakerrosalueissa kuitu-orientaatiota kaånnetåån samaan suuntaan tai keskenåån vastakkaisiin suuntiin konesuunnasta poikkisuuntaan pain ja lisaksi radan sisakerros-ten kuituorientaatiota kaannetaån låhimmån pintakerroksen kuituorien-taation kaantosuuntaan nahden vastakkaiseen suuntaan konesuunnasta 25 poikkisuuntaan pain.

Perålaatikkorakenteissa, joissa suppeneva huulikanava on jaettu yhte-nåisillå peralaatikon levyisilla valiseinilla kahteen tai useampaan kanavaan, voidaan edella esitetty poikittaisvirtaus ohjata myos siten, 30 etta se vierekkaisissa kanavissa on påinvastaisiin suuntiin.

Keksinndn mukaisesti kuituorientaation ohjaus tapahtuu muuttamalla orientaation suuntakulmaa hallitulla tavalla. Kun orientaation suunta-jakautumaa hyvin kuvaavan ellipsin paåakselin suuntaa kaannetaan pois-35 pain koneen suunnasta, pienenee ymmårrettåvåsti mainitun ellipsin koneensuuntaisen ja poikkisuuntaisen radiusvektorin suhde. Ellipsin kaan- 4 90672 tåminen perustuu siihen, ettå orientaation suuntakulman tangentti on aina suspension poikittaisen nopeuskomponentin ja koneen suuntaisen relatiivisen (suspensio/viira) nopeuden suhde.

5 Keksinndsså mainitun poikittaisen virtauskomponentin lisåksi kåytetåån hyvåksi sitå, ettå nopeusero AU - S-W - F(Z) (S - massasuspensiosuihkun nopeus, W - viiran nopeus) vaihtelee muodostusvyohykkeellå eli ei ole tasainen muodostuvan rainan Z-suunnassa (paksuussuunnassa). Yleenså on tilanne sellainen, ettå mainittu nopeusero AU on positiivinen ja olen-10 naisesti yhtå suuri muodostuvan rainan alapinnalla ja ylåpinnalla ja likimain saman verran negatiivinen rainan keskellå, josta vesi viimeksi poistuu. Mainittuun nopeusjakautumaan vaikuttaa gravitaatiovoima ja viirakidassa vallitseva ylipaine. Kun edellå esitettyå Z-suuntaista nopeusjakautumaa sovelletaan yhdesså poikittaisen nopeuskomponentin 15 kanssa, saadaan aikaan haluttaessa sellainen raina, joka on keskitason-sa suhteen symmetrinen eli sen molemmilla pintakerrosalueilla orientaa-tio on poikittaisella nopeudella kåånnetty konesuunnasta poikkisuuntaan påin samaan suuntaan vinoksi, kun taas radan keskikerroksissa orientaation suuntakulma on pintakerroksiin nåhden vastakkaissuuntainen, 20 edellå esitetyn suuntakulmasåånndn mukaisesti.

Tuomalla keksinndn menetelmån mukaisesti vi iralle yli radan tasainen riittåvå poikittaisnopeus voidaan eri kuitukerroksissa vallitsevien orientaation suuntakulmien itseisarvojen keskiarvoa nostaa useita kym-25 meniå asteita keskimååråisen suuntakulman silti såilyesså koneen suun-taisena. Vaikutus on sitå suurempi mitå pienempi on edellå mainittu koneensuuntaisen nopeuseron (suspensio/viira) alue ja mitå låhemmåksi nollaa koneensuuntainen keskimååråinen nopeusero asetellaan. Kåytånnds-så on mahdollista saavuttaa keskimååråinen orientaatiojakautuma, joka 30 on leveåmpi poikkisuunnassa kuin koneensuunnassa.

Keksintd soveltuu kåytettåvåksi erityisesti kitaformereilla, mutta my6s muilla formereilla. Keksinndn ansiosta vetolujuussuhde MD/CD saadaan yleenså alueelle MD/CD < 2.0. Mainittu vetolujuussuhdealue tåyttaå myds 35 hienopapereille asetetut vaatimukset, joilla dimensiostabiilisuusvaati-mus on suurin, koska ne joutuvat kopiointi- tai painoprosesseissa suu-rille låmpdtila- ja kosteusmuutoksille alttiiksi.

II

5 90672

Keksinnån menetelmån mukaisesti tuotetulla paperllla voidaan lisåtå sen poikittaista lujuutta ja pienentåå MD/CD vetolujuussuhdetta, mikå on tårkeå hienopaperin laatuominaisuus (dimensiostabiilisuus). Useln pe-låtty kåyristymisriski (erityisesti diagonaalikåyristyminen) estetåån 5 sillå, ettå paperi on menetelmållå orientoitavissa yhtå voimakkaasti molemmilta pinnoilta, mikå tapahtuu ylåhuulen vaakaliikettå sååtåmållå ja ajamalla suihkua alaviiraan nåhden sopivalla iskukulmalla. Edellå selostetulla perusidealla toimiva systeemi soveltuu parhaiten kita-formerille. Lisåksi on saaavutettavissa se etu, ettå raina kuivatus-10 osalla kutistuu våhemmån poikkisuunnassa ja erityisesti reuna-alueilla. Tåmå lisåå koneen tuotantoa ja helpottaa kaikenlaista profiilihallin-taa.

Edellå esitetyn perusteella keksinnon mukaisesti kuituorientaation 15 pienentåmiseksi tuotetaan tasainen, riittåvå ja såådettåvisså oleva sulpun poikittaisnopeus viiralle. Keksinnon taustatekijoitå on hakijan toimesta tutkittu jo vuosia ja sekå virtausmekaniikkaan perustuvilla laskuilla ettå mittaustuloksilla osoitettu, ettå turbulenssigeneraatto-rin syottåmå poikkiprofiililtaan epåtasainen sulppuvirtaus synnyttåå 20 viiralle poikittaisen virtauskomponentin. Keksinnon ansiosta on mahdol-lista asettaa tavoitteeksi tasainen poikittaisvirtaus ja laskea minkå-lainen generaattorin sybttdvirtaus on oltava tuloksen saavuttamiseksi.

: ' ·· Perålaatikon kummallekin reuna-alueelle syotetåån eri suuruiset vir- taukset, joiden keskiarvo olennaisesti vastaa pååvirtauksen suuruutta. 25 Poikittaisvirtaus on liki lineaarisesti riippuvainen reunavirtauksen . erosta keskimååråiseen virtaukseen nåhden. Vaikuttavana terminå on nopeusero x nopeuseron kanavaleveys. Koska suuret nopeuserot helposti synnyttåvåt håiritsevåå pyorteisyyttå, joudutaan reunakanavat tekemåån kohtalaisen leveiksi, ja/tai tasoittava nopeusero porrastamaan useam-30 paan vyohykkeeseen. Jos tavoitellaan hyvin suurta poikittaisvirtausta ja maksimireunavirtaus halutaan nostaa yli kaksinkertaiseksi keskimåå-råiseen arvoonsa nåhden, on minimivirtaus toisella reunalla oltava negatiivinen eli reunalta on poistettava massaa. Reuna-alueiden virtaa-masåådbt on mahdollista toteuttaa sopivilla pumppu- ja/tai venttiili-35 ratkaisuilla. Samoja ratkaisuja voidaan soveltaa myos siihen sovellu- 6 90672 tusmuotoon, jossa suppeneva huulikanava on jaettu kahteen påållekkåi-seen vyohykkeeseen vålilevyn avulla.

Seuraavassa keksintoå selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla 5 oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnon eråisiin sovel-lusesinierkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintoå ei ole mitenkåån ahtaasti rajoitettu.

Kuvio 1 esittåå kaaviollisesti konesuuntaisena pystypoikkileikkauksena 10 eråstå perålaatikkoa, jonka yhteydesså keksinnon mukaista rainanmuodos-tusmenetelmåå voidaan soveltaa.

Kuvio 2 havainnollistaa kaaviokuvana keksinnon menetelmåå turbulenssi-generaattorin jåttoreunan edestå katsottuna.

15

Kuvio 3 esittåå keksinnon menetelmån toteuttamiseksi perålaatikon huu-likanavaan synnytetyn poikittaisvirtauksen nopeusprofiilia.

Kuvio 4 esittåå pååltåpåin nåhtynå huulikanavavirtauksen nopeusjakau-20 tumaa generaattoriosan jåttoreunalla.

Kuvio 5A esittåå lisåsyoton sijoitusta turbulenssigeneraattorin toi-selle reuna-alueelle keksintoå sovellettaessa.

25 Kuvio 5B esittåå kuviota 5A vastaavasti tulpattuja turbulenssigeneraattorin putkia tasauskammion puolelta turbulenssigeneraattoriin påin katsottuna.

Kuvio 6 esittåå periaatteellisesti keksinnon menetelmåå soveltaen kita-30 formerilla valmistetun halkaistun radan orientaation suuntakulman Θ vaihtelua paperin paksuussuunnassa Z.

Kuvio 7 esittåå kaaviollisesti pystypoikkileikkausta erååstå keksintoå soveltavasta perålaatikon huuliosasta.

II

35 7 90672

Kuvio 8 esittåå kaaviollisesti kuvion 7 mukaisen vålihetulalevyllå varustetun huuliosan låhtoreunaa, mikå on samalla turbulenssigeneraat-torin jåttoreuna.

5 Kuvio 9 esittåå kuvioiden 7 ja 8 mukaisessa ratkaisussa perålaatikon turbulenssigeneraattorin kummallekin reunalle jårjestettyå venttiili-jårjestelmåå.

Kuvio 10 havainnollistaa massan erikoissyottojen jakautumaa turbulens-10 sigeneraattorin reuna-alueilla, mikå on toteutettavissa kuvion 9 mukai-sella venttiilijårjestelyllå.

Kuvio 11 esittåå kuvion 10 mukaista massan erikoissyottojen jakautumaa toteuttavaa venttiiliasettelua.

15

Kuvio 12 esittåå eråstå toista turbulenssigeneraattorin massan erikoissyottojen jakautumaa, joka on toteutettavissa kuvion 13 mukaisella venttiiliasettelulla.

20 Kuvio 14 esittåå eråstå vaihtoehtoista turbulenssigeneraattorin reuna-alueiden massan erikoissyottojen jakautumaa.

Kuvion 1 mukainen perålaatikko on sijoitettu kaksiviiraformerin yhtey-teen. Formerista kuviossa 1 nåkyvåt rintatelat 10 ja 12 ja niiden yli 25 kulkevat muodostusviirat 11 ja 13, jotka rajoittavat våliinså muodos-tuskidan G. Perålaatikon huulikanavasta 15 syotetåån kårkilistan 19 rajoittaman huuliaukon 18 kautta massasuspensiosuihku J viirojen 11,13 rajoittamaan muodostuskitaan G.

30 Perålaatikko kåsittåå massasuspension virtaussuunnassa F edeten jako-tukin 24, jakoputkiston 23, tasauskammion 22, turbulenssigeneraattorin 20 ja huulikanavan 15, jossa on våliseinåmånå hetulalevy 30. Hetulalevy jakaa huulikanavan 15 kahteen suppenevaan osaan 15a ja 15b. Huullkanava 15 rajoittuu kiinteån alahuuliseinåmån 16 ja vaakanivelen 17a ympåri 35 kååntyvån ylåhuuliseinåmån 17 vålille. Ylåhuulipalkki 28 ja sen mukana ylåhuuliseinåmå 17 on jårjestetty ruuvivaihteella 27 mainitun nivelen 8 90672 17a ympåri kaannettavaksi. Huullaukkoa 18 ylåpuolelta rajoittava karki-lista 19 on saatokarojen 25 sarjan ja saåtovaihteiden sarjan 26 såata-må.

5 Kuviossa 1 esitetyn virtausaukoilla 21 varustetun reikålevyn 20 asernes -ta keksinnossa voidaan kayttaa my o s multa turbulenssigeneraattoreita, esim. sellalsla hakijan soveltamia turbulenssigeneraattoreita, joissa on putkipatterit, joiden putket alkavat tasauskammiosta 22 pyoredpoik-kipintaisina ja pååttyvåt huulikanavan 15 tuloreunalla 20 suorakaide-10 poikkipintaisina.

Kuviossa 1 esitetty perålaatikko on suurelta osin ennestaån tunnettu ja se on tåssa yhteydessd selostettu vain erååksi esimerkiksi seuraavassa selostettavan keksinnon toteutusympåristdsta.

15

Kuvioiden 2,3 ja 4 mukaisesti perålaatikon huulikanavaan 15 synnyte-tåån sen turbulenssigeneraattorin 20 jåttoreunasta 20' alkaen poikit-taisvirtaus, jonka nopeusvektoria on merkitty vo:lla. Kuviossa 3 on esitetty poikittaisvirtauksen nopeuden v jakautuma poikkisuunnassa 20 kåyttopuolen KP ja hoitopuolen HP vålillå. Reuna-alueilla R poikit- taisvirtausnopeus v kasvaa perålaatikon sivuseinistå 16a ja 16b l&htien 0: s t a arvoon v0.

Mainittu poikittaisvirtaus saadaan aikaan syottåmållå turbulenssigene-25 raattoriin 20 toisella massavirtauksen reuna-alueella 20A keskimååråis-tå pååsuunnan nopeutta U0 (kuvio 4) suurenunilla nopeuksilla U., ja U.2 kuin vastakkaisella reuna-alueella 20B, jossa vastaavatnopeudet Uw ja Ub, ovat keskimååråistå nopeutta U0 pienemmåt.

30 Huulikanavan 15 pååvirtauksen nopeusjakautuma huulikanavassa 15 nåkyy kuviossa 4, jossa mainittua virtausprofiilia on merkitty U:lla. Keski-alueella E nopeus U on tasainen U - U0. Reuna-alue iden 20A ja 20B no-peuseron vuoksi massan paavirtaukseen syntyy nopeusvektorikentta V, jolla on edella kåsitelty poikittainen komponentti v0. Reunakanaviin 21a 35 ja 21b syotetåån virtaukset putkien 32a ja 32b kautta. Mainittuja viril s 90672 tauksia (nopeudet Utl,;Ubl ,UK) såådellåån venttiileillå 33a ja 33b tai vastaavilla sååtopumpuilla.

Vaikka kuvioissa 3 ja 4 esitetyt huulikanavan 15 pystysivuseinåmien 5 tuntumassa olevat reuna-alueet, joiden leveys R «= 10-15 cm, aiheuttavat radan reuna-alueille anisotropiaa, leikataan joka tapauksessa rainan reunat ainakin mainitulta leveydeltå R pois ennen puristimen pick-up-telaa, joten reuna-alueet R eivåt aiheuta radan poikkiprofiillin epå-tasaisuutta.

10

Kuviossa 4 esitettyjen paperimassan lisåsyottojen 32a,32b asemesta voidaan poikittaisvirtaus v saada aikaan myos siten, ettå pienennetåån turbulenssigeneraattorin toisella reuna-alueella 20B esim. tulppaamalla reuna-alueen turbulenssiputket 21c kuvion 5B mukaisesti. Vastaavaa 15 esittåvåt kuviossa 5A turbulenssigeneraattorin 20 reuna-alueet 20C, joiden vålisså on lisåsydttoalue 20D.

Edellå selostetulla perusidealla toimivalla perålaatikolla voidaan ajaa paperia låhellå nk. efektiivistå tasaperåa. Tåmå tarkoitta sitå, ettå 20 laskettaessa paperin Z-suunnassa eri kerrosten orientaatiokulmien inte-graali saadaan tuloksi = 0. Tåmå edellyttåå, ettå huulisuihkun J no-peus huuliaukon 18 ulostulossa on suurempi kuin viirojen 11,13 nopeus. Suihkun J hidastumisesta johtuen osa paperin kerroksista suotautuu aliperåtilanteessa yliperåajosta huolimatta. Nåin paperista muodostuu 25 kerroksellinen verkkorakenne ja orientaation nettokulma = 0.

Jos kitaformerin arkki keksinnon mukaisella tavalla ajettaessa hal-kaistaisiin useampaan kerrokseen, havaittaisiin orientaation pååsuunnan vaihtelevan kerroksesta toiseen siirryttdessd. Kuvio 6 esittåå kaaviol-30 lisesti havaittua tulosta. Kuvion 6 mukaisesti paperin kumpikin ala- puolen AP ja ylåpuolen YP vdlinen pintakerros (A-B ja E-D) paperiarkis-ta orientoituu samaan suuntaan ajosuunnasta poiketen. Tålla alueella suspension nopeus on viiran nopeutta suurempi (S>W). Pisteisså B ja D suspensio on hidastunut viirojen 11,13 nopeuteen ja orientaation mak-35 simikulma 0 — 90° saavutetaan. Kun suspensio hivenenkin tåstå hidastuu, hyppåå suuntakulma 180° arvoon -90° ja suspension edelleen hidastuessa 1° 90672 alkaa suuntakulma O låhestyå nollaa vålillå B-C ja D-C. Suuntakulma aivan keskellå rataa vapaan suspensiokerroksen låhestyesså nollaa on epåmååråinen, koska siinå sekå koneensuuntainen ettå poikkisuuntainen relatiivinen nopeus låhestyy nollaa.

5

Edelleen kuvioon 6 viitaten on todettavissa, ettå keksinnon mukaisesti muodostetulle arkin orientaatiostruktuurille on yleenså pååasiallisesti 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 O poikkeamat eri suuntiin (ristiin) konesuun- 15 taan nåhden, - orientaation keskimååråinen nettosuunta såilyy kokonaan tai låhes koneen suuntaisena, 20 - orientaation keskimåårinen taso on laskenut merkittåvåsti keksinnon mukaisesti sovelletun poikittaisnopeuden ansiosta.

Mainittujen ominaisuuksien ansiosta on arkin muihin ominaisuuksiin nåhden huomattava seuraavaa: 25 - koska orientaation keskimååråinen vinoutuma on låhes nolla, ei arkin suora kulma deformatoidu kuumennuskuivatuksessa. Paperin laserpaino-kelpoisuus on hyvå, eikå ns. pinon kaatumista tapahdu, 30 - koska kuitujen suhteellista osuutta poikkisuunnassa on lisåtty, on arkin dimensiopysyvyys parantunut ja sen poikittainen lujuus kasvanut ja tåten arkki on lujuuden suhteen neliomåisempi, - paremmasta dimensiopysyvyydestå johtuen myds poikittainen kuivatus-35 kutistuma on pienentynyt erikoisesti reuna-alueilla, 11 11 90672 - johtuen arkin orientaatiojakautuman symmetrisyydestå keskitason suh-teen arkin taipumus kupruilla tai kåyristyå sen kokiessa ilmastoinnin muutoksia tai sita kuumennuskuivattaessa on pienentynyt, 5 - arkin laminoituneesta rakenteesta johtuen sen bulkkisuus on kasvanut ja taivutusjåykkyys poikkisuuntaan lisååntynyt.

Usein joudutaan formaation ja muiden syiden takia ajamaan paperia kau-kana ns. efektiivisestå tasaperåtilanteesta joko ala- tai ylåperån 10 puolella. Tålloin paperi keskimåårin ja valtaosa sen kerroksista saat-tavat orientoitua ajosuuntaan nåhden samalle puolelle aiheuttaen hait-taa esim. laserkelpoisuuteen. Asettamalla huulikartioon kuvioiden 1,7 ja 8 mukaisesti jåykkå hetulalevy 30, voidaan virtaus jakaa kanavaosiin 15a ja 15b ylå- ja alapuoliseen osaan. Hetula 30 eståå osavirtausten 15 sekoittumisen huulikanavan 15 alkupååsså.

Hetula 30 eståå kuviossa 8 katkoviivoin esitettyjen nuolten P suun-taiset virtaukset. Kuviossa 8 (+) ja (-) -merkityt alueet toimivat nor-maalin lisåsyoton mukaisesti, -alueet toimivat nk. negatiivisen liså-20 syoton mukaisesti eli massavirtausta tapahtuu turbulenssigeneraattoris-sa 20 taaksepåin. Kåytånnon 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 keskenåån 25 vastakkaissuuntaisia poikittaisnopeuksia v2 ja v,. Nåin saadaan synty- måån jo perusideassa kuvailtu rainan struktuuri ajettaessa my6s kaukana tasaperåtilanteesta. Kuvioissa 7 ja 8 esitetyn sovellusmuodon mukainen menetelmå soveltuu hybridiformerille kaikilla suihkusuhteilla ja kita-formerille ajettaessa voimakkaalla ali- tai yliperållå.

30 Jårjeståmållå perålaatikon turbulenssigeneraattorin 20 kummallekin reunalle kuvion 9 mukainen venttiilijårjestelmå tarvittavine putkis-toineen, voidaan muodostaa haluttu kerroksellisuus jåykån vålihetulan 30 omaavassa huulikanavassa 15 ja siitfi purkautuvassa huulisuihkussa J. 35 Tåmå toteutusvariaatio soveltuu kaikille formerityypeille. Yhden våli-hetulan 30 asemesta voidaan kåyttåå kahta tai useampaa vålihetulalevyå, 12 9 0 67 2 joilla huulikanava 15 jaetaan useampaan kuin kahteen påållekkåiseen killamaiseen kanavaosaan.

Kuviolssa 9-14 on esltetty yksi vålihetulalevy 30, joka jakaa huuli-5 kanavan 15 kahteen påållekkåiseen kanavaosaan 15a ja 15b, joihin kum- paankin johdetaan turbulenssigeneraattorin 20 molemmilla reuna-alueilla massansyottoputket 32a ja 32b. Mainittuihln putkiin 32a ja 32b massa johdetaan perålaatikon jakotukista 24 putkien 34a ja 34b kautta, joiden kautta syotetåån massan lisåvirtaukset Fa ja Fb perålaatikon reuna-10 alueille mainittujen poikittaisten virtausten aikaansaamiseksi huuli-kanavassa.

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

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

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

Edellå selostetuilla putkisto- ja lisåsydttbjårjestelyillå venttiilien erilaisilla asetuksilla voidaan toteuttaa hyvin useita erilaisia poik-kivirtauskombinaatioita kåyttåmållå hetulavåliseinåå 30. Tarvittaessa 35 voidaan kåyttåå myos useampaa kuin yhtå hetulavåliseinåå 30. Sååtåmållå eri venttiileiltå eri tavalla voidaan edellå selostettujen (+) ja (-)- I! 13 90672 reuna-alueiden 20A ja 20B efektiivisyyttå sååtåå esim. kuvion 16 mukai-seen asentoon, jossa ylåkanavassa 15b vallitsee hyvin suuri poikittai-nen nopeus v,, joka on olennaisesti suurempi kuin alakanavassa 15b val-litseva poikittainen nopeus v2, jonka suunta voi vaihdella.

5

Keksinndn mukaista menetelmåd sovellettaessa voidaan våhentåå myos perålaatikon massavirtauksen sellaista vanaisuutta, joka johtuu siitå, ettå turbulenssiputkiston jåttovanat eivåt riittåvåsti sekoitu ja joka vanaisuus ilmenee radassa turbulenssiputkiston putkijaolla.

10

Keksinnon mukaista menetelmåå sovellettaessa voidaan poikittaisvir-tauksen nopeutta v sååtåå varsin laajoissa rajoissa niin, etta saadaan aikaan juuri tahdottu vaikutus kuituorientaation jakautumaan. Alusta-vasti arvioituna mainittu poikittainen nopeus tulee yleenså olemaan 15 alueella 0 < v < 1 m/s.

Muitakin nopeusalueita voidaan tarvittaessa kåyttåd. Sopiva nopeus voidaan måårittåå suorittamalla paperikoneella tai koekoneella koe-aj°ja> jossa poikittaisnopeutta v varioidaan ja paperiradasta mitataan 20 on-line orientaatiojakautumia tai vastaavat mittaukset suoritetaan paperinåytteistå.

Seuraavassa esitetdån patenttivaatimukset, joiden måårittelemån keksin-nollisen ajatuksen puitteissa keksinnon eri yksityiskohdat voivat vaih-25 della ja poiketa edellå vain esimerkinomaisesti esitetystå.

Claims (11)

14 90 672

1. Paperi- tal kartonkikoneiden rainanmuodostusmenetelmå, jossa menetelmassa paperikoneen peralaatikon huulikanavan (15) kautta syotetaan 5 massasuspensiosuihku (J) muodostusvilralle tai muodostusviirojen (11,13) rajoittamaan muodostuskitaan (G) ja peralaatikon huulikanavan (15;15a,15b) massasuspensiovirtaukseen synnytetåån poikkisuuntaista nopeutta (v) syottåmålla massasuspensiota huulikanavaan (15;15a,15b) sen toiselle reuna-alueelle enemmån kuin sen vastakkaiselle reuna-10 alueelle siten, etta reunavirtausten keskiarvo olennaisesti vastaa keskimååråistå virtausta huulikanavassa, tunnettu siitå, etta mainitulla poikkisuuntaisella nopeudella (v) yhdesså muodostuvan radan Z-suunnassa vallitsevan ei-tasaisen nopeuserojakautuman Δϋ — S-W — F(Z) (S - massasulhkun nopeus ja W - viiran nopeus muodostusalueella) kanssa 15 vaikutetaan muodostuvan rainan kultuorientaatioon niin, etta radan kuituja saadaan kaannetyksi konesuunnasta poikkisuuntaan pain, etta menetelmassa asetetaan poikittaisvirtausnopeus (v) ja nopeuseron AU - S-W jakauturaa F(Z) siten, etta valmistettavan radan molemmlssa pintakerrosalueissa (ΑΡ,ΥΡ) kuituorientaatiota kaannetaan samaan suun-20 taan tai keskenaan vastakkaisiin suuntiin konesuunnasta poikkisuuntaan påin ja lisåksi radan sisåkerrosten kuituorientaatiota kaannetaan la-himmån pintakerroksen (ΑΡ,ΥΡ) kuituorientaation kååntbsuuntaan nåhden vastakkaiseen suuntaan konesuunnasta poikkisuuntaan pain.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tunnettu siitå, etta menetelmassa asetetaan poikittaisvirtausnopeus (v) ja nopeuseron ΔΙΙ - S-W jakautuma F(Z) siten, etta menetelmån avulla saadaan valmiste-tuksi sellainen rata, jonka rakenne on Z-suunnassa olennaisesti symmet-rinen keskitasonsa suhteen. 30

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelma, tunnettu siitå, etta massan lisåsyottoå sovelletaan huulikanavaa edeltavån tur-bulenssigeneraattorin reuna-alueen turbulenssiputkissa (21a,21b) tai vastaavissa virtauskanavissa. 35 II is 90672

4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, etta peralaatikon tolsella reuna-alueella syfttetaån perdlaatik-kovirtaukseen lisåmassaa ja vastakkaisella reuna-alueella otetaan pera-laatikkovlrtauksesta pols massaa, joka johdetaan viirakalvoon tai vas- 5 taavaan.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelma, tunnettu siita, ettå massan lisasydtdt peralaatikon reuna-alueille otetaan peralaatikon jakotukista (24) ja etta lisasyottojen virtausmååraa saadetaan 10 venttiileilla (33a,33b) ja/tai saatopumpuilla.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelma, tunnettu siitå, ettå huulikanavan poikittaisen virtausnopeuden (v) profiili on jarjestetty olennaisesti tasaiseksi huulikanavan (15) reuna-alueita (R) 15 lukuunottamatta (kuvio 3).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelma, tunne ttu siita, etta menetelmassa huulikanava jaetaan yhdella tai useammalla vålihetulalevylla (30) kahteen tai useampaan paallekkaiseen osakanavaan 20 (15a,15b) ja ettå mainittuihin osakanaviin (15a,15b) johdetaan erikseen massasuspension Iisasy6tt6putket ja mahdolliset poistoputket (kuviot 1,9-14).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelma, tunnettu siita, 25 etta huulikanavan (15) paallekkaisiin osakanaviin jarjestetaan keske- naan samansuuntaiset tai vastakkaissuuntaiset poikittaisvirtaukset (v).

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelma, tunnettu siita, ettå menetelmassa huulikanavan (15) toisella reuna-alueella 30 (20A) molempiin tai kaikkiin osakanaviin (15a,15b) johdetaan massan lisasyotot ja vastakkaiselta turbulenssigeneraattorin reuna-alueelta (20B) otetaan peralaatikosta ulosvirtaukset (Fbout) (kuviot 9,10 ja 11).

10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen menetelma, tunne ttu 35 siitå, etta menetelmåssa kåytetåån turbulenssigeneraattorin molemmille reuna-alueille (20A.20B) venttlili- ja putkijårjestelyja, joiden kautta 16 90 672 johdetaan valinnaisesti perålaatikon huulikanavan (15) reuna-alueille massan lisåvirtaus ja/tai ulosvirtaus vlirakaivoon tai vastaavaan (ku-viot 11-16).

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukalnen menetelmå, t u η n e t - t u siitå, ettfl menetelmåsså kaytetyn polklttaisvirtauksen nopeus (v) on alueella 0 < v < 1 m/s. li π 90672