FI94178B - Mittauslaite paperikoneen huovan kunnon mittaamiseksi - Google Patents

Description

94178

Mittauslaite paperikoneen huovan kunnon mittaamiseksi

Keksinnön kohteena on mittauslaite paperikoneen huovan kunnon mittaamiseksi, jossa mittauslaitteessa on 5 huovan pintaa vasten asetettavissa oleva mittauspää, johon on kytketty ilmakanava, jota kautta alipaineen avulla voidaan imeä huovan läpi mittauspäähän ilmaa, ja, vedenpois-tokanava ilman mukana huovasta tulleen veden poistamiseksi mittauspäästä erillään ilmasta sekä mittausvälineet mit-10 tauksen aikana syntyneen alipaineen mittaamiseksi.

Paperikoneiden puristinhuovissa, joiden tehtävänä on imeä kuiturainasta vettä sen eri valmistusvaiheissa, tapahtuu useita erilaisia sen kuntoon ja toimintakykyyn vaikuttavia seikkoja, joita pitäisi pystyä seuraamaan ja 15 toisaalta joihin pitäisi pystyä vaikuttamaan niin, että huopien kunto ei aiheuttaisi tarpeetonta tuotantokatkosta tai liiallista laadun vaihtelua tai heikkenemistä. Erityisesti puristinhuovat, joita käytetään puristettaessa muodostuneesta kuiturainasta vettä pois ennen sen kuivaamis-20 ta, ovat tässä suhteessa merkittäviä. Puristinhuoville määritellään sen toiminnalliselta kannalta tärkeä ilmanlä-päisykyky (m3/m2 min), joka käytössä pienenee sen vuoksi, että huopaa käytön aikana puristetaan jatkuvasti kokoon puristinnipissä. Kun tehtaalta lähtevän uuden puristin-! 25 huovan ilmanläpäisykyky voi tyypillisesti olla noin 15 m3/m2 minuutissa, on loppuunkäytetyn puristinhuovan ilmanläpäisykyky noin 1-2 m3/m2 minuutti. Sen lisäksi, että puristinhuopa menettää kimmoisuuttaan pitkäaikaisen puristinnipissä tapahtuvan puristuksen seurauksena, on ilmanlä-30 päisyyn vaikuttavana tekijänä myös huovan tukkeutuminen, 1 « joka johtuu siitä, että rainasta poistuva vesi tuo huopaan mukanaan erilaisia hiukkasia ja kuituja. Tämä nopeuttaa huovan muuttumista tuotannon kannalta sopimattomaksi ja siihen pyritään vaikuttamaan puhdistamalla huopaa sopivin 35 välein. Puristushuovan kokoonpuristuminen riippuu puristi- • « 2 94178 men rakenteesta, mutta tyypillisesti telojen taipumat ja muut seikat aiheuttavat sen, huovan kokoonpuristuminen tapahtuu epäsymmetrisesti ja sen vuoksi huopa venyy keskeltä yleensä enemmän kuin reunoilta. Tämän seurauksena 5 vastaavasti vesitilavuus ja huovan paksuus ovat keskeltä erilaiset kuin reunoilta. Myös paperikoneen märkäviirojen yhteydessä tapahtuu huovan tukkeutumista ja kokoonpuristumista vastaavalla tavalla ja niitäkin täytyy kunnostaa. Huopien kunnostaminen yleensä tapahtuu suihkuttamalla nii-10 hin korkeapaineista vettä suuttimista esimerkiksi määrävälein koko huovan pinta-alalle tai sellaisiin huovan kohtiin, mitkä ovat selvästi likaisia. Yleisesti käytetyissä tapauksissa puhdistaminen tehdään neulasuihkuilla, joita on määrävälein huovan poikkisuunnassa ja koko neulasuihku-15 riviä liikutellaan edestakaisella oskilloivalla liikkeellä neulasuihkujen keskinäisen etäisyyden levyisellä alueella niin, että puhdistavat huovan koko sen leveydeltä. Vastaavasti partikkelien poistaminen tehdään levittämällä huopaan pesuainetta ja huuhtomalla se vähän ajan kuluttua 20 pois.

Huovan kunnostamiseksi ja sen kunnon mittaamiseksi on esitetty erilaisia ratkaisuja, joilla pyritään mittaamaan huovan kuntoa jollain tavalla alipaineen eli huovan ilmanläpäisyn perusteella. Tällaisia ratkaisuja on tunnet-! 25 tu muun muassa GB-patentista 1 458 294, US-patentista 3,056,281 ja CA-patentista 1 143 982. Näissä pyritään erilaisilla alipainetta mittaavilla ratkaisulla päättelemään, milloin huopa on kunnostuksen tarpeessa, mutta ratkaisut ovat varsin epämääräisiä eikä niillä voida täsmällistä 30 huovan kuntoa mitata. Näiden julkaisujen ratkaisuissa huo van kunnostus perustuu joko pelkkään arvioon tai keskimääräiseen huovan ilmanläpäisyyn, joten kunnostus ei kohdistu oikein.

Edelleen on FI-patenttihakemuksesta 903349 tunnettu 35 mittaus- ja kunnostuslaite, jossa huovan kuntoa mitataan 94178 3 asettamalla sitä vasten imupää, jonka reikäpinnan kautta alipaineella imetään huovan läpi ilmaa, jonka jälkeen ilman mukana tullut vesi erotetaan siitä ja mitataan muodostunut alipaine. Tällä tavalla siirtämällä mittauspäätä 5 huovan poikkisuunnassa sopivasti saadaan huovan poik-kisuuntainen ja tarvittaessa myös pituussuuntainen lä-päisyprofiili mitatuksi ja sen jälkeen huovan kunnostus voidaan kohdistaa nimenomaan huovan likaisimpiin kohtiin käsittelemällä niitä neulasuihkuilla mitatun kunnon perus-10 teella. Tällä ratkaisulla huovan kunnostus voidaan tehdä hyvinkin tarkasti ja siten voidaan pidentää huovan käyttöaikaa merkittävästi. Kiristyvien käyttövaatimusten ja laatuvaatimusten vuoksi on huopien mittausta ja kunnostusta pystyttävä vielä entisestään parantamaan, jotta huovan 15 käyttöikä edelleen lisääntyisi ja kunnostus sekä muut toimenpiteet voidaan tehdä mahdollisimman aikaisessa vaiheessa. Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen mittauslaite, jolla voidaan erilaisia huovan ominaisuuksia mitata eri tavoin ja jolla aikaisempaa paremmin 20 voidaan ennakoida ja toteuttaa kunnostustoimenpiteet. Keksinnön mukaiselle laitteelle on ominaista, että mittauslaitteeseen kuuluu mittauspäähän asennettu ja mittausvälineisiin kytketty mikroaaltosäteilijä huovan vesimäärän mittaamiseksi ja lämpötilailmaisin mittauspään kautta il-: 25 makanavaan imetyn ilman lämpötilan mittaamiseksi ja että mikroaaltosäteilijä on kytketty mittaamaan huovan vesimäärää samanaikaisesti alipainemittauksen kanssa.

Keksinnön olennainen ajatus on siinä, että mittalaitteeseen yhdistetään sekä alipaineeseen perustuva mit-30 taus että mikroaaltomittaus, jolloin huovan kunnostus voidaan suorittaa eri mittaustavalla saatujen mittausten ilmaisemien signaalien perusteella, koska alipainemittaus ja mikroaaltomittaus ilmaisevat eri asioita. Edelleen keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaan mittauspäähän 35 kuuluu lämpötila-anturi, jolla mitataan alipainemittauk- 4 94178 sessa tulevan ilmavirran lämpötilaa, jolloin kaikki mittaukset voidaan sopivalla tavalla yhdistää tehtäväksi samanaikaisesti tai vuorotellen ja sen perusteella päätellä, minkälaista kunnostusta mihinkin huovan osaan kulloinkin 5 tarvitaan tai millaisia säätöjä puristimeen täytyy tehdä.

Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaisen laitteen mittauspäätä huovan kulkusuunnassa katsottuna, 10 kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista laitetta kaava maisesti huovan sivusta katsottuna, kuviot 3a - 3c esittävät kaavamaisesti keksinnön mukaisella tavalla saatuja mittaustuloksia ja kuvio 4 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaista 15 laitetta mittausasentoon asetettuna.

Kuviossa 1 on esitetty kaavamaisesti mittauslaitteen mittauspää 1, joka on mittaustilannetta varten huovan 2 pintaa vasten. Mittauspään 1 toisessa sivussa on veden-poistokanava 3, jota kautta mittauspäähän 1 huovan 2 läpi 20 tuleva vesi poistetaan mittauspäästä. Mittauspään toisessa sivussa on ilmakanava 4, jota kautta mittauspäästä imetään ilmaa niin, että ilma virtaa vastaavasti huovan 2 läpi tuoden samalla tullessaan yhteestä 3 poistettavaa vettä. Edelleen mittauspään sivussa on alipaineen mittausanturi 25 liitäntäyhde 5, johon liitetyllä anturilla mitataan mit-tauspäässä olevaa alipainetta laitteen alipainemit-tausasennossa. Mittauspään 1 päällä on lisäksi lämpömittari 6 tai sitä vastaten lämpötila-anturi, jota kautta poistuvan ilman lämpötila voidaan mitata. Edelleen mittauspään ; 30 1 edessä kaavamaisesti katkoviivoilla esitettynä näkyy mikroaaltosäteilijä 7, jonka avulla mitataan huovan kosteutta ja vesimäärää. Mikroaaltosäteilijä 7 lähettää sopivan taajuista tyypillisesti megahertsiluokkaa tai jopa tuhansia megahertsejä taajuudeltaan olevaa säteilyä, joka 35 resonoi huovan nestemäärän kanssa tietyllä sinänsä tunne-

DU : l 11- 1 I » UI I

5 94178 tulla tavalla ja tällä tavoin voidaan mitata huovan sisältämä veden määrä varsin tarkasti. Samoin sopivasti mittaa- maila mikroaaltosäteilijää käyttäen voidaan mitata myös huovan paksuutta ja siten saada selville sen paksuuden ja 5 vesimäärän profiilien poikkeamat. Mittauspäässä 1 on kunnostettavan huovan suunnalta katsottuna ensimmäiseksi reiällinen anturipinta. Reiät johtavat mittauspään 1 sisään, jossa huovasta reikien kautta mittausvaiheen aikana tuleva ilma ja vesi erottuvat toisistaan ja johdetaan toisistaan 10 erilleen. Mittauspään alaosasta tai alapinnasta johtaa ulos vedenpoistokanava 3, jota pitkin mittapään 1 sisään tullut vesi poistuu. Vastaavasti mittauspään 1 yläpäästä johtaa sen yläpinnalta tai yläosasta ulos ilmanimukanava 4, jota pitkin imetään ulos pääasiassa ilmaa. Veden ja 15 ilman erottamiseksi toisistaan paremmin on mittauspäässä erotuslevy 9, joka on suuntautunut mittauspinnästa alkaen ylhäältä alaspäin ja samanaikaisesti mittauspään takaosaan päin.

Kuviossa 2 on esitetty vastaavalla tavalla mittapää 20 huovan sivusta katsottuna, jolloin näkyy mittapään varsi 8, jonka varassa mittapää 1 huopaa vasten painautuu. Edelleen kuviossa 2 näkyy kaavamaisesti, kuinka mittauspään sisällä on kalteva väliseinä 9, jossa on reikiä niin, että huovan läpi tuleva ilma pääsee sen läpi, mutta vesi erot-: 25 tuu siitä poistuen yhteen 3 kautta. Mittauspäähän liittyvä kannatinlaitteisto ja sen toiminta on esimerkinomaisesti esitetty aiemmin mainitussa FI-patenttihakemuksessa 903349 ja sen rakenne on periaatteessa yleisesti tunnettu. Näin ollen sitä ei katsota aiheelliseksi selittää sen tarkem-30 min. Mittauksen aikana mittauspää painetaan huovan pintaa vasten ja sitä siirretään ennaltamäärätyllä tavalla huovan poikkisuunnassa samalla, kun huopa liikkuu normaaliin kulkusuuntaansa. Tällöin saadaan esimerkiksi pitämällä mittauspää huovan pituuden verran yhdessä paikassa ja siirtä-35 mällä sen jälkeen sopivan leveyden kerrallaan sivusuuntaan 6 94178 mitatuksi huovan poikkisuuntainen profiili eli huovan eri ominaisuudet leveyssuunnassa samalla, kun tarvittaessa voidaan samat ominaisuudet rekisteröidä huovan pituussuunnan mukaisesti ja siten kartoittaa koko huovan pinta-alan 5 sen hetkinen kunto ja ominaisuudet. Mittauspään 1 pitäminen huopaa 2 vasten jatkuvasti olisi tietenkin periaatteessa mahdollista mutta, koska huovan kunnostustarve ilmenee usein varsin pitkin aikavälein eikä sen kunnon mittaaminen jatkuvasti siten ole tarpeen, on mittauspään pi-10 täminen huopaa vasten ja siten sekä mittauspään 1 että huovan 2 kuluttaminen niiden välisellä hankauksella tarpeetonta ja se voidaan välttää pitämällä mittauspää 1 irti huovasta 2 muulloin kuin mittauksen ja kunnostuksen aikana.

15 Mitattaessa huopaa keksinnön mukaisella laitteis tolla, voidaan eri mittaustavoilla seurata eri' seikkoja, jolloin mahdolliset laitteen toiminnassa esiintyvät ongelmat voidaan havaita. Lämpötilan mittauksella voidaan seurata sen puristinosan kuivatusenergian tasalaatuista le-20 viämistä yli radan ja siitä yli huovan. Sen lisäksi esimerkiksi höyrylaatikon, puristusnipin ja vesisuihkujen toimintaa, koska nämä ovat yleisempiä syitä huovan profiilin poikkeamaan käytännössä. Alipainemittauksella voidaan rekisteröidä uuden huovan rakenne ja käynnistymisvaiheen • 25 ominaisuudet sekä seurata sen tiivistymistä tai täyttymis tä käytön aikana. Samoin sillä voidaan seurata huovan täyttymistä ja tukkeentumista sekä puristusnipin geometriaa ja huovan rakennetta käytön aikana pitemmällä aikavälillä. Mikroaaltomittauksella voidaan mitata muun muassa 30 huopaan sitoutuneen veden määrää eli huovan toimintaa, suihkujen toimintaa ja puristusnipin geometriaa vesimäärän vaihtelun perusteella. Eri mittaustavoilla saadaan eri vaiheessa tietoja eri ominaisuuksista ja niiden muutoksista sekä sen seurauksena tapahtuvista muutoksista huovan 35 olosuhteissa, jolloin samanaikaisesti seuraamalla eri mit- » » 94178 7 taustavoilla tehtyjen mittaustulosten käyriä saadaan varhaisessa vaiheessa viitteitä mahdollisesti myöhemmin syntyvästä ongelmasta. Vaikka eri mittaustavoilla saadut mit-tausarvokäyrät ovatkin osittain toisistaan riippumattomia, 5 vaikuttaa niiden syyt jonkin ajan kuluessa myös muihin mittaustuloksiin ainakin jossain määrin. Näistä ali-painemittauksessa esiintyvät oireet ja vastaavasti mikroaaltoina ttauksessa esiintyvät oireet ilmenevät toisessa mittaustavassa jonkin verran myöhemmin, jolloin ongelma jo 10 saattaa olla merkittävä. Tämän vuoksi eri mittaustapojen samanaikainen käyttö on tarpeen, jotta mahdollinen ongelma voitaisiin havaita mahdollisimman varhaisessa vaiheessa.

Kuvioissa 3a - 3c on kaavamaisesti esitetty muutama tyypillinen ongelmatapaus paperikoneen puristinosan toi-15 minnassa, ja, kuinka ne esiintyvät mittauskäyrinä keksinnön mukaisella laitteistolla. Kuviossa 3a on esitetty tilanne, jossa huopa on likaantunut tai tukkeutunut jostain kohdasta. Tämä ei lyhyellä aikavälillä näy muissa mittauksissa millään tavalla, mutta alipainemittauksessa eli il-20 manläpäisyä ilmaisevassa mittauksessa likaantuminen näkyy suhteellisen välittömästi ja kunnostus voidaan kohdistaa neulasuihkulla nimenomaan tukkeentuneelle alueelle.

Kuviossa 3b on esitetty tilanne, jossa puristusläm-pötila on jostain syystä tavanomaista poikkeava, mikä • 25 useimmiten tarkoittaa, että puristusprofiilissa tai huopa- profiilissa on tavanomaisesta poikkeava tilanne. Sen sijaan ilmanläpäisyä kuvaava alipainemittauskäyrä ja vesimäärää kuvaava mittauskäyrä ovat tavallisesti siinä määrin suoria, kuin huovan ominaisuuksia kuvaavat käyrät voivat , 30 olla. Tässä tilanteessa ei alipainemittauksella ja mikro-aalloilla tapahtuneella vesimäärämittauksella juurikaan voida tilannetta huomata, joten lämpötilan mittaus on tässä hyvin merkittävä.

Kuviossa 3c on esitetty tilanne, jossa puristimen 35 puristus on vino, jolloin vesimäärä huovassa vaihtelee ja 94178 8 vastaavasti puristuksen seurauksena myös rainan vedenpoisto ja rainan laatu ovat epätasaiset. Kuten kuviosta 3c ilmenee, ovat lämpötilaa ja ilmamäärää eli alipainetta suhteellisen suoria tässä tilanteessa. Tämän seurauksena 5 voidaan puristimen puristusosaa säätää, kunnes tilanne on normaali. Mikäli tilanne pääsee jatkumaan, on ajanoloon seurauksena se, että huopa puristuu epätasaisesti kokoon ja se vaikuttaa ajanoloon myös huovan ilmanläpäisyyn, mutta vasta sellaisessa tilanteessa, jossa huopa on jo pysyit) västi vaurioitunut.

Kuviossa 4 puolestaan on esitetty kaavamaisesti keksinnön mukaisen laitteiston sijainti paperikoneessa, jolla käytännössä tarkoitetaan paperikonetta, kartonki-konetta ja muita vastaavia kuitumassasta rainamaista tuo-15 tetta valmistavia koneita. Kuviossa 4 näkyy, kuinka huopa 2 kiertää puristinosassa telojen 10a - lOg ympäri muodostaen suljetun kierron. Tela lOe ja suurempi puristintela 11 muodostavat puristinnipin, jonka läpi raina kulkee purist inhuovan 2 ja telan 11 välissä, jolloin muodostuneessa 20 nipissä rainasta puristuu vettä huopaan 2. Tämän jälkeen huopa kulkee nuolen A osoittamaan suuntaan telan lOf kautta mittauskohteeseen, jossa mittauspää 1 mittauksen aikana painetaan huopaa 2 vasten. Mittauspäästä johtaa mittauslaitteeseen mittauslinjat, jotka yksinkertaisimmin ovat 25 erillisten antureiden mittauslinjat 12, 13 ja 14. Mittaus-linja 12 kytkee mikroaaltopään mittaus- ja analysointi-laitteeseen 15, mittauslinja 13 kytkee ilmanläpäisyä kuvaavan alipaineanturin mittauslaitteeseen 15 ja mittaus-linja 14 kytkee lämpötila-anturin mittauslaitteeseen 15, 30 joka tulostaa kuvaruudulle 15a mittaamalla saadut tulok-: set. Numerolla 16 on merkitty huovan poikkisuunnassa kul kevaa mittauspalkkia, jota pitkin mittauspää liikkuu varteensa kiinnitetyn pyörästön avulla. Edelleen kuviossa 4 näkyy kunnostussuihkuja varten tarkoitettu neulasuihkupää 35 14, jonka kautta huopaan 2 voidaan suihkuttaa neulamaisia il »H t 411) i t s Hl 9 94178 vesisuihkuja sen kunnostamiseksi mittauksen perusteella. Mittauspisteen jälkeen huopa siirtyy edelleen telan lOg kautta kulkemaan ohi imulaatikon 18, joka on kytketty mit-tauspään kanssa samaan alipainelähteeseen kanavan 19 väli-5 tyksellä. Kuvion 4 mukaisessa mittauslaitteessa on varsinainen mittausyksikkö eli mittauslaite 15, tietokone, joka kerää eri antureiden avulla saadut mittaustiedot ja muodostaa kustakin ennaltamäärätyllä tavalla mittausprofii-lin, joka tyypillisesti on kuvioiden 3a - 3c mukainen huo-10 van poikkileikkausprofiili. Mitattaessa uuden huovan il-manläpäisykyky sekä sen vedenkuljetuskyky ja vesimäärä heti huopaa käyttöön otettaessa saadaan huovalle vertailuarvot, joihin käytön aikana jatkossa mitattavia arvoja voidaan verrata. Tällöin voidaan helposti huomata, mikäli 15 mittauskäyrä poikkeaa jostain kohti muita enemmän alkuperäisestä mittauskäyrästä ja voidaan kiinnittää huomio kyseiseen kohtaan. Samoin tällä perusteella voidaan kunnostaa huopaa neulasuihkuilla pelkästään niistä kohdista, jotka mittausten perusteella kunnostusta kaipaavat eikä 20 koko huopaa tarvitse käsitellä tarpeettomasti. Vastaavasti käsittelemällä vain selvästi esille tulevat kohdat, saadaan huovan ominaisuudet pysymään tasaisempana ja siten rainan laatu vastaavasti pysymään tasaisempana kuin summittaisella koko huovan leveyttä koskevalla neulasuihku- « *· 25 puhdistuksella ja pesulla.

Edellä selityksessä ja piirustuksissa on keksintöä kuvattu vain esimerkinomaisesti eikä sitä ole millään tavalla sidottu niihin. Mittauslaitteen rakenne voi olla monella tavalla toteutettu ja sen kytkentä sekä sähköises-30 ti että muuten voidaan toteuttaa useilla eri tavoilla. Erilaiset laitteet alipaineen aikaansaamiseksi ja mitatun huovan kunnon eli ilmanläpäisykyvyn mittauksen toteuttamiseksi ovat täysin mahdollisia patenttivaatimusten määrittelemissä puitteissa. Erilaiset mittaustavat ja mittaus-35 ja kunnostusyhdistelmät ovat toteuttavissa keksinnön mu- • 94178 10 kaisesti ja keksinnön mukaista laitteistoa voidaan tietenkin käyttää pelkästään huovan kunnon mittaamiseen ja huovan alkuperäisen läpäisykyvyn rekisteröintiin samoin kuin huovan kunnostamiseen koko leveydeltä ilman minkäänlaisia 5 mittaustoimenpiteitä.

Il 111 i 1:1 It I I 1 Bl I

Claims (3)

1. Mittauslaite paperikoneen huovan (2) kunnon mittaamiseksi, jossa mittauslaitteessa on huovan (2) pintaa 5 vasten asetettavissa oleva mittauspää (1), johon on kytketty ilmakanava (4), jota kautta alipaineen avulla voidaan imeä huovan läpi mittauspäähän ilmaa, ja, vedenpois-tokanava (3) ilman mukana huovasta tulleen veden poistamiseksi mittauspäästä (1) erillään ilmasta sekä mittausväli-10 neet (5, 13, 15) mittauksen aikana syntyneen alipaineen mittaamiseksi, tunnettu siitä, että mittauslaitteeseen kuuluu mittauspäähän (1) asennettu ja mittausvälineisiin (15) kytketty mikroaaltosäteilijä (7) huovan (2) vesimäärän mittaamiseksi ja lämpötilailmaisin (6) mittaus-15 pään (1) kautta ilmakanavaan (4) imetyn ilman lämpötilan mittaamiseksi ja että mikroaaltosäteilijä (7) on kytketty mittaamaan huovan (2) vesimäärä samanaikaisesti alipaine-mittauksen kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittauslaite, 20 tunnettu siitä, että lämpötilailmaisin (6) on kytketty mittaamaan ilman lämpötilaa jatkuvasti alipainemit-tauksen aikana.

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen mittauslaite, tunnettu siitä, että mittausvälinei- . 25 siin (1, 6, 7, 12-14, 15) kuuluu näyttölaitteisto (15a), jossa kunkin samanaikaisesti suoritetun mittauksen ilmaisema mittausarvo esitetään samanaikaisesti huovan (2) leveyssuuntaisena profiilina. 12 941 78