FI91367B - Taipumakompensoitu teräpalkki - Google Patents

Description

91367

Taipumakompensoitu teräpälkki 5 Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen taipumakompensoitu teräpalkki

Paperia ja muita nauhamaisia materiaaleja pinnoitetaan johtamalla liikkuvalle materiaalirainalle pinnoiteainetta, 10 joka levitetään tasaiseksi kerrokseksi rainan pinnalle kaavinterällä. Pinnoitettava materiaali kulkee pinnoitusko-neessa kaavinterän ja sopivan tuen, yleensä pyörivän telan, välistä. Terä kaapii rainalta ylimääräisen pinnoitteen ja tasoittaa pinnoitteen tasaiseksi kerrokseksi rainan pinnal-15 le. Jotta pinnoitekerroksesta tulisi mahdollisimman tasainen, rainan ja kaavinterän välisen raon tulisi olla mahdollisimman tarkasti samanlevyinen koko rainan leveydeltä. Kaavinterää rainaa vasten painavan voiman tulisi olla suuri ja vakiosuuruinen koko terän leveydeltä, jotta pinnoite 20 saataisiin leviämään tasaisesti rainalle myös suurilla rainan nopeuksilla.

Materiaalirainan ja kaavinterän välinen rako ei pysy tarkasti samana useista syistä. Työstettäessä kaavarin terä ja 25 runko kiinnitetään työstökoneeseen tukevilla kiinnittimillä käyttöasentoon. Huolimatta tarkasta kiinnittämisestä työstökoneeseen syntyy terää ja runkoa työstettäessä virheitä, joiden takia rainan pinta ja terä eivät ole samansuuntaiset. Kun terää painetaan liikkuvaa rainaa vasten, vaikuttaa 30 terään viiva- kuorma. Koska kaavarin runko on tuettu laakereilla molemmista päistään, on viivakuorman aiheuttama muodonmuutos suurempi terän keskellä kuin tuetuissa päissä, mistä syystä terä on rainan reunoilla lähempänä rainaa kuin keskellä. Koska terän rainan tai telan pintaan kohdistama 35 voima on rainan keskellä pienempi kuin sen päissä, rainassa mahdollisesti olevat kohoumat ja pinnoitinaineen tiheyden ja viskositeetin vaihtelut saattavat nostaa terän irti rainasta.

40 Edelläolevien haittojen vähentämiseksi on kehitetty erilai- 2 siä kaavinterän kiinnitysratkaisuja. Tunnetun tekniikan m\ikaisissa ratkaisuissa koko rainan pituudelta tasainen te-räkuorma pyritään saamaan aikaan joustavan terän ja säädettävän kiinnityselimen avulla. Näissä ratkaisuissa terä on 5 kiinnitetty teränpitimeen siten, että terää voidaan painaa rainaa vasten terän koko pituudelle ulottuvalla joustavalla elimellä, esimerkiksi ilma- tai nestetäytteisellä kumilet-kulla. Koska paine letkun sisällä on vakiosuuruinen koko terän pituudella, letku painaa terää rainaa vasten samalla 10 voimalla koko rainan leveydellä. Terän painetta rainaa vasten voidaan säätää muuttamalla painetta letkun sisällä. Joskus tällaisissä ratkaisuissa käytetään terää, joka on jaettu leveyssuunnassa kapeiksi paloiksi. Näin saadaan aikaan joustavampi terä, joka seuraa paremmin rainan ja 15 telan muotoa.

Näillä ratkaisuilla on useita haittoja. Koska joustavan tu-kielimen muodonmuutoskyky on rajallinen, ei tämän ratkaisun avulla pystytä kompensoimaan suuria terän ja rainan välisen 20 etäisyyden ja teräkuorman muutoksia. Teräkuorman säätöalue jää kapeaksi, ja mikäli pinnoitusnopeutta halutaan lisätä, täytyy terää painaa rainaa vasten kaavariin kiinnitetyllä toimilaitteella. Teräkuorman kasvaessa terän kiinnityselimen jäykkyys kasvaa, jolloin terä ei enää pysty seuraamaan 25 rainan pintaa halutulla tavalla. Kaavarin runko on rakennettava erittäin jäykäksi, jotta joustava terä saataisiin painetuksi rainaa vasten. Joustavat ja aseteltavat terän-pidin- ratkaisut ovat monimutkaisia, terän vaihtaminen on hankalaa ja joustoelimet saattavat rikkoutua terää vaihdet-30 taessa. 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 91367 pyöreän runkopalkin ympärille, ja niitä ympäröi putki, joka on puolestaan tuettu neliömäiseen kaavarirunkoon. Kompen-sointielimiä pitää paikallaan tukiputken ympärillä vaippa-putki, joka on tuettu liukupaloilla neliömäisen teräpalkin 5 sisäpintaan. Paine-elinten painetta säätämällä saadaan kaavarin runkoon aiheutetuksi muodonmuutos, joka kompensoi kaavarin teräpalkin taipuman. Patentissa GB 1,202,167 on esitetty samantapainen teräpalkki, jossa on neliömäinen kaavarirunko, jonka sisällä on neliömäinen sisäputki.

10 Sisäputken ja kaavarirungon välissä on neliön kahdelle vastakkaiselle sivulle sovitettuina paine-elimet. Palkin taipuma voidaan tällöin kompensoida yhden taipuma-akselin suunnassa muuttamalla paine-elinten sisällä olevan nesteen painetta.

15

Patentissa US 4,907,528 kuvatun 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 vapaasti suunnittelijan 20 valittavissa, koska kaavarin rungon on oltava neliömäinen ja paine-elinten lukumäärä on aina neljä. Kaavarirunko ja paine-elimiä ympäröivä putki on yhdistetty liukukenkä-mäisillä elimillä ja tämän tuentatavan takia kaavarirungon ja liukukenkien on oltava erittäin huolellisesti valmis-25 tettuja ja niiden pintojen sileitä. Tämä rakenne on ainoa mahdollinen, jos käytetään neljää kompensointielintä ja/tai neliömäistä teräpalkkia, koska kompensointielimet eivät tällöin pysyisi paikoillaan ilman vaippaputkea. Samoin koska kompensointielimet sijaitsevat pareittain vastakkain, 30 teräpalkin taipumat voitaisiin hallita vain kompensoit- nielinten suunnassa, ellei niitä tuettaisi vaippaputkella. Rakenteesta tulee siten erittäin kallis. Liukukosketuksessa vaikuttava kitka vaikeuttaa kompensointia ja tällainen rakenne myös kuluu nopeasti. Kitka saattaa myöskin lisätä 35 rakenteeen värähtelyherkyyttä.

Patentissa GB 1,202,167 esitetty rakenne on melko yksinkertainen, mutta sen avulla voidaan kompensoida terän siirtymä vain yhden akselin suunnassa. Tämä ei mahdollista kaavinte- 4 rän täyttä kompensointia, koska teräpalkki kääntyy käyttötilanteessa jopa 60°.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudentyyppi-5 nen taipumakompensoitu teräpalkki.

Keksintö perustuu siihen, että teräpalkin sisään sovitetaan tukiputki, joka tuetaan kolmiomaiseen kotelomaiseen terä-palkkiin kolmella paine-elimellä, jotka on sijoitettu 10 tukiputken ympärille epäsymmetrisesti tukiputken poikki leikkauksen keskipisteen suhteen.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle taipumakom-pensoidulle teräpalkille on tunnusomaista se, mikä on 15 esitetty patenttivaatimuksen l tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Tämän keksinnön avulla saadaan aikaan teräpalkkirakenne, 20 jossa kaavinterä pysyy yhdensuuntaisena rainan ja vasta- telan kanssa suurillakin teräkuormilla. Pinnoitusnopeutta voidaan lisätä, ja silti saadaan aikaan hyvälaatuinen pinta useilla erilaisilla pinnoiteaineilla. Teräkuorma on tasainen koko terän leveydeltä. Tasaisen teräkuorman ansiosta 25 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 aiheutuvat siirtymät ovat pienempiä. Kompensoin-30 tijärjestelmä on helppo suunnitella ja sijoittaa palkkiin, koska palkin ja tukipalkin muoto voidaan valita melko vapaasti. Rainaa pinnoitettaessa kompensointijärjestelmää ohjataan mittaamalla palkin suoruutta tai pinnoitetun rainan pinnoitteen paksuutta. Kun tiedetään kunkin pai-35 ne-elimen aiheuttaman siirtymän suunta, taipuma voidaan kompensoida ohjaamalla kompensointi- järjestelmää suljetun säätöpiirin avulla automaattisesti, tai käyttäjä voi säätää kompensointijärjestelmää manuaalisesti. Tukiputken, paine-elinten ja teräpalkin rungon välinen liitos on kitkaton.

5 91367 Tällöin teräpalkin rungon pinnan ei tarvitse olla sileä. Kitkattomuus voidaan varmistaa rasvaamalla paine-elimet kokoonpanon yhteydessä ja huoltokatkojen aikana. Paine-elinten avulla voidaan myös vaimentaa teräpalkin värähtely- 5 jä.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin oheisten piirustusten avulla.

10 Kuvio 1 esittää yhden keksinnön mukaisen teräpalkin poikki leikkausta kaaviollisena perspektiivikuvana.

Kuvio 2 on yksityiskohtaisempi kuva keksinnön mukaisen teräpalkin poikkileikkauksesta.

15

Kuvioissa 1 ja 2 esitetyn, tämän keksinnön mukaisen terä-palkin pääosat ovat kolmiomainen teräpalkin runko 3, jonka kolmion kärjissä on tukiseinämät 6, rungon 3 yhteen kolmion kärkeen sovitettu teränpidin 2, tukiputki 4 ja kompensoin-20 tielimet 5. Teränpitimen 2 etureunassa on terän 8 kiinni-tyselin 7 ja tukielin 1. Kuviossa 1 ei ole esitetty terää 8. Terä 8 on kiinnitetty kuvion 2 mukaisesti alareunastaan kiinnityselimeen 7 ja sitä painetaan pinnoitettavaa rainaa vasten tukielimellä l sopivan välimatkan päästä terän 8 25 reunasta. Koska erilaiset teränpitimet ovat sinänsä hyvin tunnettuja, ja koska teränpitimen rakenteella ei ole vaikutusta keksinnön soveltamiseen, sitä ei kuvata tarkemmin. Teräpalkki kiinnitetään kannattimeen laakerin 11 ja kiin-nittimien 9 ja 10 avulla. Tukiputki 4 on kiinnitetty nivel-30 laakereiden välityksellä palkin rungon 3 päätyihin. Tällaiset tuentatavat ovat myös tekniikan tasolla hyvin tunnettuja, joten niitä ei kuvata tarkemmin.

Kompensointijärjestelmä koostuu tukiputkesta 4 ja kolmesta 35 sen ympärille epäsymmetrisesti sovitetuista kompensoin-tielimestä 5. Kompensointielimet 5 on sovitettu pyöreän tukiputken 4 ympärille siten että niiden väliset etäisyydet putken 4 ulkopintaa pitkin ovat erisuuruiset. Näin saadaan aikaan epäsymmetrinen tuenta teräpalkin rungon 3 ja tuki- 6 putken 4 välille. Kunkin kompensointielimen 5 toinen puoli on vasten tasaista teräpalkin rungon 3 seinämää ja toinen puoli on vasten tukiputken 4 pyöreää pintaa. Kompensoin-tielimet 3 ovat edullisesti paineenalaisella nesteellä 5 täytettyjä paineletkuja.

Taipuman kompensointi saadaan aikaan muuttamalla painelet-kuissa 3 olevan nesteen painetta kussakin letkussa 3 sopivalla tavalla. Paineen lisääminen paineletkussa paisuttaa 10 letkua, jolloin teräpalkin rungon 3 ja tukiputken 4 etäisyys kasvaa. Samanaikaisesti on tietenkin vähennettävä painetta vastakkaisissa paineletkuissa 5, jolloin teräpalkin runko 3 voi siirtyä tällä puolella vastaavasti lähemmäs tukiputkea 4. Kolmella paineletkulla 5 voidaan aiheuttaa 15 siirtymä kolmeen suuntaan teräpalkin poikkileikkauksen tasossa, jolloin näiden siirtymien yhteisvaikutuksen avulla voidaan kompensoida kaikki siirtymät palkin poikkileik kauksen tasossa. Paineletkujen 5 tilavuutta muutetaan tällöin lisäämällä esimerkiksi kahden paineletkun 5 20 tilavuutta sopivassa suhteessa toisiinsa nähden ja pienentämällä yhden letkun 5 tilavuutta, jolloin saadaan aikaan haluttu kompensoiva siirtymä. Epäsymmetrisen tuennan avulla on helpompaa saada aikaan tarvittavat siirtymät, koska yhden voimavaikutuksen vastavoimina on aina oltava kaksi 25 keskenään erisuuruista voimaa. Symmetrisessä tapauksessa voimat ovat samansuuruiset ja jos kompensointielimiä on parillinen lukumäärä, palkin runkoon 3 ja tukiputkeen 4 vaikuttaa pareittain vastakkaiset voimat.

30 Painetta kaikissa paineletkuissa 5 on ohjattava ja muutettava samanaikaisesti, jotta kompensoinnin avulla saataisiin aiheutettua ainoastaan taipumien kompensoimisen tarvittavat siirtymät aiheuttamatta tarpeettomia lisäjännityksiä. Samanaikaisella ohjauksella teräpalkin runko 3 saadaan 35 siirtymään helposti tukiputken 4 suhteen halutulla tavalla. Painetta paineletkuissa 5 ja samalla siirtymiä on yksinkertaisinta ohjata takaisinkytketyn säätöpiirin avulla mittaamalla joko suoraan palkin suoruus jollain sopivalla menetelmällä tai mittaamalla pinnoitetun rainan pinnoitepak- 7 91367 suutta, jolloin terän 8 suoruus voidaan määrittää pinnoite-paksuuden vaihtelujen avulla. Säätöalgoritmia varten riittää, että tiedetään kunkin kompensointielimen 5 aiheuttaman siirtymän suunta, jolloin mittaamalla palkin taipuma joko 5 suoraan tai pinnoitepaksuuden avulla saadaan aiheutetuksi haluttu siirtymä takaisinkytketyn säätöpiirin avulla muuttamalla painetta kompensointielimissä 5.

Painetta paineletkuissa 5 säädetään sopivan nestepainepii-10 rin avulla. Tällöin on mahdollista järjestää kunkin paine-letkun painepiiri tunnetulla tavalla siten, että se vaimentaa nestepaineen värähtelyä piirissä. Värähtelyä piiriin syntyy pääasiassa kannattimen ja teräpalkin tärinästä kaavaria käytettäessä sekä kannattimen runkoon ja edelleen 15 teräpalkkiin muualta tehdassalista ja varsinkin vastatelas-ta välittyvistä värähtelyistä. Vaimentava nestepiiri paine-letkuineen 5 toimii tällöin tehokkaana nestevaimentimena vähentäen teräpalkin värähtelyjä.

20 Edellä esitetyn lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suoritusmuotoja. Kompensointielimet 5 voivat olla muotoa muuttavia elimiä, kuten esimerkiksi paljesylintereitä. Paineväliaineena voidaan käyttää haluttua kaasua, nestettä tai mitä tahansa muuta ainakin osittain juoksevaa ainetta, 25 kuten ilmaa, vettä, öljyjä tai rasvoja. Paineväliainetta voidaan lämmittää tai jäähdyttää, jolloin palkin lämpö-jakaumaa muuttamalla voidaan tehostaa kompensointia.

Kompensointielinten 5 lukumäärää ja sijoittelua voidaan 30 vaihdella. Kompensointielimet 5 voivat ulottua joko koko palkin pituudelle tai ainoastaan lyhyen sektorin alueelle. Koko palkin pituudelle ulottuva kompensointielin 5 voi koostua useista perättäisistä sektoreista. Kussakin palkin poikkileikkauksessa voi olla useampiakin kompensointielimiä 35 5 kuin esimerkissä mainitut kolme, mutta niitä on aina oltava pariton lukumäärä.

Teräpalkin rungon 3 ja tukiputken 4 muoto voidaan valita halutulla tavalla. Samoin mahdolliset tukiseinämät 6 ja 8 muut mahdollisesti palkin rungon 3 sisälle tulevat rakenteet voidaan muotoilla ja mitoittaa halutulla tavalla poikkeamatta keksinnön ajatuksesta. Tukiseinämät 6 voidaan muodostaa esimerkiksi siten, että ne tukevat sivuilta 5 kompensointielimiä 5. Tukiputken 4 poikkileikkaus voi olla esimerkiksi kolmio tai jopa jokin haluttu epäsymmetrinen muoto.

Claims (4)

9 91367

1. Taipumakompensoitu teräpälkki rainamaisen materiaalin pinnoituslaitteen kaavinterän (8) tukemiseksi, joka terä- 5 palkki käsittää: - kotelorakenteisen kolmiomaisen teräpalkin rungon (3) , johon kaavinterää (8) tukeva teränpidin (2) on kiinnitetty, - teräpalkin rungon (3) sisälle sovitetun tuki-putken (4), ja - likimain koko palkin pituudelle ulottuvia kompen- 15 sointielimiä (5) , joiden muotoa voidaan muuttaa paineväliaineen avulla, tunnettu siitä, että 20. kompensointielimet (5) on sovitettu tukiputken (4) ja teräpalkin rungon (3) väliseen tilaan siten, että kukin kompensointielin (5) ulottuu toisaalta suoraan tukiputken (4) ulkopintaan ja toisaalta suoraan teräpalkin rungon (3) sisäpintaan, ja 25 - kompensointielimiä (5) on kolme ja ne on sijoitettu kolmiomaisesti tukiputken (4) ympärille teräpalkin rungon (3) sivujen kohdalle epäsymmetrisesti tukiputken (4) poikkileikkauksen keskipisteen suh- 30 teen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teräpalkki, tunnettu siitä, että ainakin yhden kompensointielimen (5) paineväliaineen lämpötila on säädettävissä. 35

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teräpalkki, tunnettu siitä, että tukiputken (4) poikkileikkaus on ympyrä. 10

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teräpalkki, tunnettu siitä, että tukiputken (4) poikkileikkaus on likiman kolmio. 11 91367