FI93042B - Kuumennettava taipumakompensoitu tela - Google Patents

Description

93042

Kuumennettava taipumakompensoitu tela Upphettbar böjningskompenserad vals 5 Keksinnön kohteena on kuumennettava taipumakompensoitu tela, joka käsittää sta-tionäärisen telan akselin ja sen päälle pyörivästi jäljestetyn telavaipan, jonka mainitun akselin ja telavaipan väliseen välitilaan on jäljestetty akseliin tuetut ja telavaipan sisäpintaan nippitasossa vaikuttavat, hydraulisella paineväliaineella kuormitettavat kuormituselementit ja joka tela on jäljestetty kuumennettavaksi johtamalla kuumen-10 nusväliainetta telavaipan sisäpinnalle, jolloin telavaippa on tuettu telan akselille päätylaakerein, jotka on viety aksiaalisuunnassa telan kuuman alueen ulkopuolelle ja tiivistetty tiivisteiden avulla mainittuun kuumaan alueeseen nähden ja jotka päätylaakerit on varustettu jäähdyttävällä voiteluainekierrolla.

15 Kuumennettavia taipumakompensoituja teloja tarvitaan ja käytetään paperikoneissa esim. kalantereissa ja lisäksi tällaisia teloja käytetään mm. superkalantereissa. Esim. superkalanterien ylätelana käytetään telaa, joka käytössä halutaan saada mahdollisimman kuumaksi. Samalla tulisi luonnollisesti telavaipan lämpötilan olla mahdollisimman tasainen, koska telavaipan lämpötilalla on huomattava merkitys kalanterointitulokseen. 20 Kalanteroinnissa lämpö siirretään telasta paperirainaan. Siirrettävä lämpömäärä riippuu pääasiassa nopeudesta, mutta myös nippikuormituksesta, rainan kosteudesta ja jne. Riittävän pintalämpötilan ylläpitämiseksi tela on kuumennettava lämpövirralla, joka on yhtä suuri lämmön kulutuksen kanssa. Kuumennus voidaan suorittaa joko induktiokuumennuksena telan ulkopuolelta tai kuumentamalla telaa sisältäpäin kuumen-25 nusväliaineen eli yleisimmin öljyn avulla. Taipumakompensoituja teloja tarvitaan sen vuoksi, että korkea lämpötila saataisiin oikealla tavalla yhdistettyä suureen ja tasaiseen nippikuormitukseen.

Kuumennettaviin taipumakompensoituihin teloihin liittyvän tekniikan tason osalta 30 viittaamme tässä yhteydessä suomalaisiin patenttihakemuksiin n:ot 853223 ja 862974 sekä suomalaiseen patenttiin n:o 82 125. FI-hakemuksen n:o 862974 mukaisessa telassa telan kuumennus suoritetaan johtamalla kuumennettua paineöljyä telan hydrostaattisille 2 93042 kuormituselementeille. Telavaippa on tuettu telan akselille vaipan päädyistä rullalaake-reiden avulla ja telavaipan päätylaakereiden sekä kuuman työalueen väliin on jäljestetty tiivisteet, jotka estävät telavaipan sisällä olevaa kuumaa öljyä pääsemästä laakeri-laitteille haittaamaan laakerien voitelua. Laakereille johdetaan lisäksi erillisen kierron 5 kautta jäähdytettyä voiteluöljyä.

Mikäli tämän julkaisun mukaista telaa halutaan kuitenkin ajaa erittäin kuumana eli suuruusluokkaa 250°C ja sen yli olevissa lämpötiloissa, liittyy tähän rakenteeseen kuitenkin useita haittapuolia. Eräs merkittävä haittapuoli on se, että vaikka päätylaake-10 rit on tiivistein erotettu telan kuumasta työalueesta, ovat laakerit kuitenkin varsin lähellä tätä työaluetta, jolloin lämpöä johtuu laakereille telavaipan ja telan akselin kautta. Laakereille johdettavan jäähdytys- ja voiteluöljyn tulee tämän johdosta olla huomattavasti kylmempää kuin telan työalueelle johdetun paineöljyn.

15 Toinen tähän telaan liittyvä haittapuoli liittyy myös laakereiden voiteluun. Kuten jo edellä todettiin, pyrkivät tällaisen telan laakerit kuumenemaan varsin paljon, minkä johdosta niille syötettävän jäähdyttävän voiteluöljyn määrän tulee olla varsin suuri. Telaa kuormitettaessa kuitenkin päätylaakereina käytettyjen rullalaakerien rullista vain osa kantaa kuormituksen muiden rullien pyöriessä vapaasti. Rullien pyöriessä vapaasti 20 voiteluöljyn viskoosiset voimat hidastavat rullien pyörimistä. Kun vapaasti pyörivät rullat tulevat kosketukseen laakerikehän kanssa ja alkavat ottaa osaa kuorman kantami-** seen, on olemassa vaara rullien kiinnileikkautumisesta. Tämä johtuu rullien ja rullake- hän välisestä liukumisesta, kun rullien pyörimisnopeus nopeasti kasvaa. Alhaisissa lämpötiloissa kiinnileikkautuminen on estetty öljyn lisäaineiden avulla. Korkeissa 25 lämpötiloissa näitä lisäaineita ei kuitenkaan voida käyttää.

Merkittävä haittapuoli on lisäksi siinä, että öljyllä on taipumus hapettua sen joutuessa yhteyteen ilman kanssa erityisesti silloin, kun öljyn lämpötila on korkea. Öljyn hapettuminen puolestaan heikentää sen voiteluominaisuuksia ja edelleen hapettumisesta on 30 seurauksena kiinteiden ainesosien muodostuminen öljyyn. Nämä kiinteät ainesosat, hiukkaset ja muut vastaavat, saattavat vaurioittaa laakeria.

Il 93042 3

Edellä selostetut haittapuolet liittyvät pääosin myös FI-patentin 82 125 mukaiseen ratkaisuun. FI-hakemuksen 853223 mukainen tela on laakereiden voiteluominaisuuksia ajatellen edellä kuvattuja ratkaisuja siinä mielessä parempi, että laakerit on siirretty telan kuuman alueen ulkopuolelle. Muut haittapuolet, kuten esim. öljyn hapettuminen, 5 laakereiden kiinnileikkautumisvaara ja laakereiden rajoitettu käyttöikä liittyvät kuitenkin myös tämän julkaisun mukaiseen ratkaisuun.

Nyt esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan ratkaisu, joka tuo mukanaan merkittävän parannuksen tekniikan tasoon nähden. Tämän toteuttamiseksi on keksin-10 nölle pääasiassa tunnusomaista, että ainakin telan päätylaakereiden jäähdytys- ja voiteluainekierto on jäljestetty suljettuna kiertopiirinä, jossa kiertävän voiteluaineen yhteys hapettavaa kaasua sisältävään ilmaan on estetty.

Keksinnöllä saavutetaan tekniikan tasoon nähden useita merkittäviä etuja, joista tässä 15 yhteydessä voidaan tuoda esiin seuraavat. Keksinnön mukaisessa telassa telan paineis-tukseen, kuumennukseen, voiteluun ja laakereiden jäähdytykseen ja voiteluun käytettävä öljy ei ole yhteydessä ulkoilmaan, joten keksinnön mukaisessa ratkaisussa öljy ei pääse vastaavalla tavalla hapettumaan. Tämä parantaa laakereiden käyttöikää. Laakerit on keksinnön mukaisessa ratkaisussa viety selvästi telan kuuman alueen ulkopuolelle ja 20 tiivisteiden avulla erotettu tästä kuumasta tilasta sekä voideltu ja jäähdytetty tehokkaasti. Laakereiden voitelu on lisäksi hoidettu tavanomaista pienemmällä öljymäärällä, jolloin öljyn viskoosisista ominaisuuksista johtuvaa laakereiden kiinnileikkautumisvaaraa ei keksinnössä ole. Keksinnön muut edut ja ominaispiirteet käyvät ilmi jäljempänä seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisesta selostuksesta.

25

Seuraavaksi keksintöä selitetään esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla.

Kuvio 1 esittää kaaviomaisena pitkittäisleikkauskuvantona keksinnön mukaista telaa ja 30 siihen liittyvää öljynkiertojäijestelmää.

4 93042

Kuvio 2 esittää yksityiskohtaisemmin kaaviomaisena leikkauskuvana keksinnön mukaisen telan toista päätylaakerointia.

Piirustuksen kuvioissa on keksinnön mukaista telaa merkitty yleisesti viitenumerolla 10.

5 Tela 10 käsittää stationäärisen telan akselin 11, joka on nivellaakerilaittein SO tuettu koneen runkoon. Akselin 11 päälle on pyörivästi jäljestetty telavaippa 12, joka on säädettävästi tuettu akselille 11 nippitason suunnassa vaikuttavilla, liukukengillä varustetuilla kuormituselementeillä 13, joiden mainitut liukukengät tukeutuvat telavaipan 12 sisäpintaan öljykalvon välityksellä. Telavaipan 12 jatkeeksi on telavaipan kumpaan-10 kin päätyyn kiinnitetty tukiholkit 15, joiden varaan telavaippa 12 on laakeroitu telan akselille 11 vierintälaakereiden 16, kuten rulla- tai kuulalaakereiden välityksellä. Laakerit 16 on erotettu telan sisätilasta, eli telavaipan 12 ja telan akselin 11 välisestä rengasmaisesta välitilasta 14 mekaanisten tiivisteiden 18 avulla. Tiivisteinä 18 käytetään nimenomaan mekaanisia tiivisteitä, koska ne sietävät korkeita lämpötiloja 15 olennaisesti paremmin kuin esim. tavanomaiset huulitiivisteet. Tiivisteiden 18 ja laakereiden 16 väliin jää tila 37, johon laakereiden 16 voiteluun ja jäähdytykseen käytettävä öljy johdetaan erillistä kanavaa 36 pitkin. Ulkopuolelta on laakeri 16 tiivistetty tiivistelaittein 19.

20 Kuviossa 1 on kaaviomaisesti esitetty keksinnön mukaisen telan 10 hydraulijäijestelmä. Hydraulijäijestelmä käsittää säiliön 20, joka sisältää öljytilan 21. Mainitussa *' öljytilassa 21 olevaa öljyä käytetään telan 10 kuormituselementtien 13 paineistukseen ja voiteluun, telan 10 kuumennukseen sekä päätylaakereiden 16 voiteluun ja jäähdytykseen. Kuormituselementeille 13 menevä paineöljy syötetään pumpulla 23 kuormitus-25 venttiileille 24, jotka jakavat ja syöttävät öljyn sopivassa suhteessa painejohtoja 25 pitkin kuormituselementeille 13. Kuvion 1 mukaisessa kaaviossa on esitetty, että kuormituselementeille 13 syötetään lisäksi liukukenkien voiteluun tarvittava öljy paineöljystä erillisenä. Tätä varten hydraulijäijestelmään kuuluu pumppu 26, joka syöttää voiteluöljyn kuormituselementeille 13 voitelukanavaa 27 pitkin. Kuormitusele-30 menttien 13 ja liukukenkien erillistä paineistusta ja voitelua voidaan käyttää erityisesti siinä tapauksessa, että taipumakompensoitu tela 10 käsittää ainoastaan yhden paine- k .

93042 5 vyöhykkeen. Tällainen on edullista erityisesti niissä tapauksissa, joissa telan 10 lämpötila halutaan saada erittäin korkeaksi, esim. suuruusluokkaa 240°C. Mikäli kuormituselementit 13 on jaettu useampaan vyöhykkeeseen, joihin kuhunkin johdetaan eri suuruinen paine, tulee jäijestelmästä niin monimutkainen, että erillistä voitelu-5 ainekiertoa ei ole tarkoituksenmukaista jäljestää kuormituselementtien 13 liukukengille. Myös telan 10 kuumennukseen käytettävä öljy otetaan säiliön 20 öljytilasta 21, josta se syötetään pumpun 28 avulla kuumentimena toimivan lämmönvaihtimen 29 kautta kuumennusväliaineen kanavaa 30 pitkin suuttimille 31, joista kuuma öljy suihkutetaan telavaipan 12 sisäpinnalle. Telavaipan 12 ja telan akselin 11 välinen välitila 14 on telan 10 10 käynnin aikana näin ollen täynnä kuumaa öljyä ja mainitusta välitilasta 14 on jäljestetty paluukierto 32 säiliöön 20.

Kuten jo edellä todettiin, otetaan myös laakeroiden 16 voiteluun ja jäähdytykseen tarvittava öljy säiliössä 20 olevasta öljytilasta 21. Tätä varten jäijestelmään kuuluu 15 pumppu 33, joka ottaa öljyn öljytilasta 21 ja syöttää sen jäähdyttimenä toimivan lämmönvaihtimen 34 kautta ja johtoa 35 pitkin jo edellä mainittuun kanavaan 36, josta voitelu- ja jäähdytysöljy johdetaan laakerin 16 ja mekaanisen tiivisteen 18 rajoittamaan tilaan 37. Öljy kulkee laakerin 16 läpi tiivistelaitteen 19 ja laakerin 16 rajoittamaan tilaan 38, josta on jäljestetty laakerin voiteluun ja jäähdytykseen käytettävän öljyn 20 paluukierto 39 takaisin säiliön 20 öljytilaan 21. Laakerille 16 johdetaan öljyä vain sen verran, kuin laakerin 16 voitelu ja jäähdytys vaativat ja paluukierron 39 kautta laakerista poistetaan se öljy-ylimäärä, joka viskoosisilla voimillaan jarruttaisi laakerirullien pyörimistä. Telan 10 pyöriessä keskipakovoima pitää voitelu- ja jäähdytysöljyn laakerin kehällä varmistaen laakerin 16 riittävän voitelun ja estäen laakerirullien 25 kiinnileikkautumisilmiön.

Kuvioon 2 viitaten todetaan, että keksinnön mukaiselle ratkaisulle on edullista, että laakeria 16 ei ole sovitettu suoraan akselille 11, vaan akselille 11 on asennettu holkki 17, jonka päälle laakeri 16 on sovitettu. Edelleen on edullista, että kanava 36, jonka 30 kautta jäähdytys- ja voiteluöljy laakerille 16 johdetaan, on muodostettu rengasmaisena kanavana välittömästi hoikin 17 alle. Tällöin voitelu- ja jäähdytysöljy, joka johdetaan 6 93042 laakerin 16 alta laakerille 16 sisäkautta, estää lämmön kulkeutumisen laakeriin 16 telan akselin 11 kautta. Edellä on jo tuotu esiin, että laakeri 16 on tiivistetty telan 10 kuumaan sisätilaan nähden mekaanisen tiivisteen 18 avulla. Mekaanista tiivistettä käytetään nimenomaan sen vuoksi, että sen käyttövarmuus ja käyttöikä ovat selvästi 5 paremmat kuin esim. vastaavat ominaisuudet tavanomaisilla huulitiivisteillä erityisesti silloin, kun telan 10 lämpötila on erittäin korkea. Mekaaniseen tiivisteeseen 18 liittyy kuitenkin aina vähäinen öljyn vuotaminen. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa ei tällä vuotamisella ole kuitenkaan merkitystä, koska telan laakerin 16 voiteluun ja jäähdytykseen tarkoitettu öljy johdetaan laakerin 16 ja tiivisteen 18 väliseen tilaan 37, jolloin 10 tiivisteen 18 kautta vuotava öljy ei pääse suoraan vaikuttamaan laakeriin 16, vaan se sekoittuu ennen laakeriin 16 joutumistaan telan laakerin 16 voitelu-ja jäähdytysöljyyn.

Aiemmin on jo tuotu esiin, että merkittävä ongelma Erityisesti kuumien telojen yhteydessä on teloissa käytettävän öljyn hapettuminen ja tähän hapettumiseen liittyvät 15 haittapuolet. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa tämä ongelma ja siihen liittyvät haittapuolet on eliminoitu sillä, että telassa 10 kiertävä öljy ei ole yhteydessä happea sisältävään ulkoilmaan. Kuvion 1 suoritusmuodossa tämä on toteutettu siten, että säiliö 20 sisältää öljytilan 21 lisäksi kaasutilan 22, joka on täytetty inertillä kaasulla, edullisesti typellä. Periaatteessa kaasutilassa 22 oleva kaasu voi olla mitä tahansa ei-20 hapettavaa kaasua, mutta typpi on etenkin siinä suhteessa erityisen edullinen, että se ei ole myrkyllistä eikä räjähdysherkkää. Näin ollen typpi ei aiheuta mitään ylimääräisiä vaaratekijöitä. Telan 10 päätylaakereista 16 on ylimääräinen öljy poistettu, kuten jo edellä on selostettu. Päätylaakereiden 16 ja tiivistelaitteiden 19 välinen tila 38 on yhdistetty huohotinputkella tai letkulla 40 edellä mainittuun kaasutilaan 22 siten, että 25 laakereista 16 poistettu ylimääräinen öljy on korvattu typellä tai vastaavalla inertillä kaasulla, joka on johdettu laakereille 16 kaasutilasta 22 huohottimen 40 kautta. Telan 10 hydraulijärjestelmä muodostaa näin ollen suljetun kierron, jossa telassa käytettävä öljy ei ole missään vaiheessa yhteydessä happea sisältävään ulkoilmaan.

30 Edellä on keksintöä selitetty esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu koskemaan pelkästään kuvioissa esitettyjä li 93042 7 esimerkkejä, vaan keksinnön eri suoritusmuodot voivat vaihdella oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (10)

1. Kuumennettava taipumakompensoitu tela, joka käsittää stationäärisen telan akselin (11) ja sen päälle pyörivästi jäljestetyn telavaipan (12), jonka mainitun akselin (11) ja 5 telavaipan (12) väliseen välitilaan (14) on jäljestetty akseliin (11) tuetut ja telavaipan (12) sisäpintaan nippitasossa vaikuttavat, hydraulisella paineväliaineella kuormitettavat kuormituselementit (13) ja joka tela (10) on jäljestetty kuumennettavaksi johtamalla kuumennusväliainetta telavaipan (12) sisäpinnalle, jolloin telavaippa (12) on tuettu telan akselille (11) päätylaakerein (16), jotka on viety aksiaalisuunnassa telan kuuman alueen 10 ulkopuolelle ja tiivistetty tiivisteiden (18) avulla mainittuun kuumaan alueeseen nähden ja jotka päätylaakerit (16) on varustettu jäähdyttävällä voiteluainekierrolla (33-40), tunnettu siitä, että ainakin telan päätylaakereiden (16) jäähdytys- ja voitelu-ainekierto on jäljestetty suljettuna kiertopiirinä, jossa kiertävän voiteluaineen yhteys hapettavaa kaasua sisältävään ilmaan on estetty. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tela, tunnettu siitä, että koko telan (10) paineistuksen, kuumennuksen ja voitelun käsittävä hydraulijäijestelmä on muodostettu suljettuna, hapettavasta ilmasta eristettynä hydraulipiirinä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tela, tunnettu siitä, että koko telan (10) hydraulijäijestelmä mukaanlukien päätylaakereiden (16) jäähdytys- ja voitelukiertopiiri « käyttää samasta lähteestä (20) otettua samaa hydrauliöljyä.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tela, tunnettu siitä, että telan 25 päätylaakereiden (16) voitelu- ja jäähdytyskierron syöttö on johdettu telan akseliin (11) muodostetun kanavan (36) kautta telan (10) aksiaalisuunnassa laakerin (16) sisäpuolelle, telan (10) kuumaan alueeseen rajoittuvan tiivisteen (18) ja laakerin (16) väliseen tilaan (37) ja vastaavasti on jäähdytys-ja voiteluöljyn paluukierto (39) otettu aksiaalisuunnassa laakerin (16) ulkopuolelta laakerin (16) ja ulkoilmaan tiivistävän tiivistelaitteen (19) 30 välisestä tilasta (38) ja johdettu takaisin säiliöön (20). 93042 9

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tela, tunnettu siitä, että päätylaakereiden (16) öljytilat (38) on yhdistetty huohottimella (40) inerttiä kaasua sisältävään kaasutilaan (22), johon myös säiliössä (20) oleva öljyillä (21) on yhteydessä. 5

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen tela, tunnettu siitä, että mainittu öljytila (21) ja inerttiä kaasua sisältävä kaasutila (22) ovat samassa säiliössä (20).

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tela, tunnettu siitä, että telan 10 päätylaakerit (16) on asennettu telan akselille (11) sovitetun hoikin (17) päälle ja että päätylaakereiden (16) voitelu- ja jäähdytysöljynsyöttökanava on muodostettu akseliin (11) rengasmaisena kanavana (36) välittömästi mainitun hoikin (17) alle lämmön johtumisen estämiseksi akselista (11) laakeriin (16).

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tela, tunnettu siitä, että päätylaakereiden (16) voitelu- ja jäähdytysöljyn kierto on mitoitettu laakereiden (16) voitelu- ja jäähdytystarpeen mukaiseksi ja laakereiden voitelu- ja jäähdytystiloista (37,38) paluukierron (39) kautta poistettu öljy-ylimäärä on korvattu huohottimen (40) kautta otetulla inertillä kaasulla. 20

8 93042

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tela, tunnettu siitä, että mainittu inertti kaasu on typpeä.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tela, tunnettu siitä, että 25 päätylaakereiden (16) ja telan (10) kuuman alueen väliset tiivisteet ovat mekaanisia tiivisteitä (18). 95042 10