FI94458C - Menetelmä paperikoneen telakäytössä ja menetelmän mukainen laitteisto - Google Patents

Description

94458

Menetelmä paperikoneen telakäytössä ja menetelmän mukainen laitteisto Förfarande vid valsdriften av en pappersmaskin och anläggning för förfarandet 5

Keksinnön kohteena on menetelmä paperikoneen telakäytössä ja menetelmän mukainen laitteisto.

10 Paperikoneen nopeuksien noustessa joudutaan eräiden telojen halkaisijoita kasvattamaan sen takia, että telojen kriittinen pyörimisnopeus tulee vastaan. Telojen halkaisijoiden kasvussa on taas haittapuolena kustannusten nousu, tilantarve lisääntyy ja koko rakenteen ominaistaajuus voi tulla epäedulliselle alueelle.

15 Tässä hakemuksessa on esitetty menetelmä ja laiteratkaisu, jolla pystytään välttämään telan ajo kriittisillä nopeuksilla. Keksinnössä kriittinen nopeus muutetaan muuttamalla telan massaa, ja/tai jäykkyyttä ja/tai telan tuentapistettä. Esimerkiksi telan jäykkyyttä muuttamalla silmänräpäyksessä voidaan ajaa ylikriittiselle alueelle. Uusi telan tuenta voidaan jättää pysyväksi tai se voidaan palauttaa alkuperäiseksi. Samaa menetelmää 20 voidaan käyttää myös puolikriittisen nopeuden ohittamiseen.

Telan kriittiseen nopeuteen voidaan vaikuttaa esimerkiksi muuttamalla telan päätylaa-keroinnin jäykkyyttä. Tämä voi tapahtua esimerkiksi erillisen hydraulitoimilaitteen avulla. Sylinterilaitteella puristetaan jäykkää alusmateriaalia alustalevyä vasten. Tällöin 25 telan tuenta saadaan huomattavasti jäykemmäksi ja sitä myöten muutetaan telan kriittistä nopeutta.

Kriittiseen nopeuteen voidaan vaikuttaa myös muuttamalla telan massaa. Tämä voi tapahtua esimerkiksi pumppaamalla telan sisälle nestettä ja päin vastoin.

30

Kriittiseen nopeuteen voidaan vaikuttaa myös muuttamalla telan laakeroinnin paikkaa.

2 94458

Keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteistolle on tunnusomaista se, mitä on ilmoitettu patenttivaatimuksissa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa viittaamalla oheisien piirustuksien kuvioissa esitettyi-5 hin keksinnön eräisiin edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintö ei ole tarkoitus kuitenkaan yksinomaan rajoittaa.

Kuviossa IA on esitetty vaakakoordinaatistossa telan pyörimisnopeus ja pystykoor-dinaatistossa telan värähtelyamplitudi. υ KR = kriittinen nopeus (ominaistaajuus) 10 xh υ KR = puolikriittinen nopeus (ominaistaajuus)

Kuviossa IB on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäinen vaihe, jossa on tultu telan pyörimisnopeuden kasvaessa lähelle telan kriittistä nopeutta.

15 Kuviossa 1C on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän vaihe, jossa telan tuentaa on muutettu ja telan kriittistä nopeutta tuennan muutoksella on laskettu. Näin on päästy kriittisen nopeuden yli ja telan nopeutta voidaan nostaa varsinaiselle ajoalueelle.

Kuviossa ID on telan tuenta palautettu jälleen entiseksi, mutta telan ajonopeus on jo 20 turvallisesti telan kriittisen nopeuden yläpuolella.

Kuviossa 2A on esitetty keksinnön mukainen menetelmä, jossa värähtelypiikin paikkaa muutetaan pysyvästi. Kuvio 2A esittää alkutilannetta, jossa havainnoidaan värähtelyn kasvu esim. värähtelymittauksen perusteella.

25

Kuviossa 2B on esitetty värähtelypiikin paikan muuttaminen, jolloin ajoalue on puoli-kriittisen nopeuden yläpuolella.

Kuviossa 3A-3C on esitetty Xj termin riippuvuus kiinnitystavasta ja ominaistaajuuden 30 järjestysluvusta. Kuvion 3A tapauksessa palkki on tuettu molemmista päädyistään 3 94458 siten, että palkin pystysuuntainen siirtymä on estetty, mutta sallittu palkille kulma-muutos.

Kuvio 3B esittää tapausta, jossa palkin toisen pään kiinnitys on täysin jäykkä ja toisen 5 pään kiinnitys sallii kulmamuutoksen mutta jossa tuennassa palkin pystysuuntainen siirtymä on estetty.

Kuvion 3C tapauksessa palkki on tuettu molemmista päädyistään jäykästi.

10 Kuvion 4A avulla tarkastellaan tuennan jousivakion vaikutusta ominaistaajuuteen. Kuviossa 4A on esitetty tuenta, jossa palkin molemmille päädyille sallitaan kulma-muutos, mutta jossa tuennassa palkin päätysiirtymät on estetty palkin päätyjen ollessa täysin jäykästi tuettuja.

15 Kuviossa 4B on muuten kuviota 4A vastaava tapaus, mutta palkki on tuettu joustavasti molemmista päädyistään.

Kuviossa 5A on esitetty säätöruuvilla toteutettu palkin päädyn tuennan kiertojäykkyy-den säätö.

20

Kuviossa 5B on esitetty toinen suoritusmuoto, jossa päätyakselille sallitaan kallistus, ‘ mutta jossa kallistuksen jäykkyys säädetään kiertämällä ruuveja.

Kuviossa 6 on esitetty muuten kuviota 5A vastaava tuenta, mutta jousivakion säätö 25 tapahtuu sylinterilaitteella.

Kuviossa 7 on esitetty muuten kuviota 6 vastaava ratkaisu, mutta tuennan jäykkyyden muuttaminen tapahtuu ruuvilaitteen avulla. Ruuvi on viety laakeripesän päällyslvaipan läpi kiinni alustaan.

30 4 94458

Kuviossa 8A on esitetty poikkileikkaus laakeroinnissa, joka käsittää joustavaa ainetta laakerin ja laakeripesän välillä. Laakerin tuennan jäykkyyttä voidaan muuttaa laakeroinnin ulkopuolelta esimerkiksi ruuvilaitteen avulla siirtämällä tukilaitetta. Laakerointi saadaan siis tuettua joko joustavalla aineella tai jäykemmillä siirrettävillä tukilaitteil 1 a.

5

Kuviossa 8B on esitetty leikkaus I-I kuviossa 8A.

Kuviossa 9 on esitetty periaatteellisesti keksinnön mukaisen menetelmän suoritusmuoto, jossa kriittiseen nopeuteen vaikutetaan muuttamalla telan massaa mj.

10

Kuviossa 10 on esitetty keksinnön suoritusmuoto, jossa muutetaan telan tuentaväliä.

Kuviossa 11 on esitetty suoritusmuoto, jossa kriittiseen nopeuteen vaikutetaan tuomalla tilapäinen tukirulla telan yhteyteen.

15

Kuviossa 12 on esitetty joustavan palkin lukitus jäykempään alapalkkiin erillisellä tukipalalla.

Kuviossa IA on esitetty havainnollisesti telan ajoalueita. Ajotilanteissa esiintyy ongel-20 mia, kun ajetaan alueella 1 puoli kriittisen nopeuden kohdalla (υ 1/2 KR) tai kun ohitetaan alue 1 eli puolikriittinen nopeus (υ 1/2 KR). Tekniikan tason käytöissä esiintyy myös ongelmia, kun ajetaan alueella 3 eli kriittisen nopeuden alueella (υ KR) ja kun ohitetaan kriittinen nopeus (υ KR).

25 Nykyisin ongelmat on ratkaistu siten ettei ajeta ollenkaan alueella 3 ja 4. Telat mitoitetaan lisäksi riittävän suuriksi. Ongelmat on yritetty myös välttää välttämällä aluetta 1 eli puolikriittistä nopeusaluetta. Tällöin on pyritty toimimaan alueella 0 tai 2. Tämä on tehty valitsemalla oikean kokoinen tela tai välttämällä puolikriittistä aluetta 1. 1

Edellä mainittujen käyttöjen haittapuolena voidaan pitää sitä, että telahalkaisijat muodostuvat suuriksi ja konstruktiosta tulee näin ollen kalliita.

5 94458 Tässä hakemuksessa puhutaan telan kriittisestä nopeudesta ja puolikriittisestä nopeudesta. Voitaisiin myös puhua telan ominaistaajuudesta ja puolikriittisestä ominaistaajuudesta. Tämän hakemuksen vaatimuksissa puhuttaessa telan kriittisestä nopeudesta tarkoitetaan sillä ylipäätänsä molempia eli puolikriittistä ja kriittistä nopeutta.

5

Kuviossa IB on esitetty keksinnön mukainen telakäyttö. Tultaessa nopeuskohtaan Uj muutetaan telan kriittistä nopeutta esimerkiksi muuttamalla telan tuentaa. Telan tuentaa voidaan muuttaa esimerkiksi muuttamalla telan tuennan jäykkyyttä.

10 Kuviossa 1C on esitetty vaihe, jossa värähtelypiikki (υ KR) on siirretty vasemmalle silmänräpäyksellisesti, jolloin on ohitettu kriittinen nopeus ja päästään nostamaan telan nopeus varsinaiselle ajoalueelle. Kriittisen nopeuden ylimenon jälkeen tuennan jäykkyys palautetaan. Samaa menetelmää voidaan käyttää myös puolikriittisen nopeuden ohittamiseen.

15

Kuviossa ID ollaan varsinaisella ajoalueella ja tuennan jäykkyys on palautettu, jolloin kriittinen nopeus (υ KR) on myös sama kuin kuvion IB alkutilanteessa.

Kuviossa 2A on esitetty keksinnön toinen suoritusmuoto, jossa ajoalue osuu puoli-20 kriittisen nopeuden (υ 1/2 KR) kohdalle. Tällöin annetaan pysyvästi telan puolikriittistä nopeutta. Kuviossa 2B esitetysti ei ajon aikana telan/laakeroinnin tai telan jäykkyyt-tä/massaa/tuentaa palauteta kuvion 2A tilanteeseen.

Seuraavassa tarkastellaan teoreettisesti telan taivutusvärähtelyn ominaistaajuutta 25 kuvioiden 3A-3C pohjalta.

• *

Ominaistaajuus on laskettavissa kaavalla 6 94458 f = Xif £7 /<_2π^Μ£3 missä E = palkin kimmomoduli I = palkin jäyhyysmomentti 5 M = palkin paino L = palkin pituus λϊ riippuu kiinnitystavasta ja ominaistaajuuden järjestysluvusta.

Kuviossa 3A on esitetty palkin sellainen kiinnitys, jossa sallitaan palkin päädyissä 10 kulmamuutos, muttei palkin päädylle siirtymää, λ riippuen aminaistaajuuden järjestysluvusta on tuennalle; ^i,2,3 = 2π, 3ττ ^1,2,3 = 3,927; 7,069; 10,210 ja liittyy kuvion 3B mukaiseen palkin kiinnitykseen, jossa palkin toiselle päädylle sallitaan kulmamuutos, mutta palkin toinen pääty on 15 jäykästi kiinnitetty.

λ 1 2 3 = 4,730; 7,853; 10,996 liittyy kuvion 3C mukaisen palkin tuentaan, jossa palkin molemmat päädyt ovat jäykästi kiinnitettyjä.

20 Näin ollen kiinnityksen jäykistäminen nostaa ominaistaajuutta.

Edellä esitetyissä tuentatapauksissa ominaistaajuus voi siis muuttua jopa yli kaksinkertaiseksi tuennan muuttamisen vaikutuksesta.

25 Kuvioiden 4A ja 4B pohjalta tarkastellaan tuennan jousivakion vaikutusta ominaistaajuuteen. Kuvion 4a tapauksessa palkin tuenta on jäykkä molemmista päädyistään.

7 94458

f = J_ k_ II

2τΛ m missä k on palkin jousivakio m on värähtelevä massa 5 Kuvion 4B tapauksessa palkin päätytuennat ovat joustavia molemmista päädyistään. Resultanttijousivakioksi saadaan seuraavasti; 111

Kes *1 *2 k2

jr = J_ *1 * *2 III

2π^ (£, + k^) m 10

Eli jos kj = k^ saadaan f = -L k1 ' = J_ k' = -L y/2 · — 2π\ (ifcj + fcj) m 2π^ 2kxm 2π \ m eli ominaistaajuus siis alenee noin 30 % varustettaessa telan päädyt joustavalla tuennal-15 la.

8 94458

Edellä esitetty on hyvin likimääräinen esitystapa telaa ajatellen. Tarkempia tuloksia saadaan esimerkiksi siirtomatriisi-menetelmällä, jossa telan massa jaetaan useampaan pisteeseen.

5 Kuviossa 5A on esitetty eräs laiteratkaisu keksinnön toteuttamiseksi. Telan 10 akselin 10a laakerointien 12a, 12b tuennan jousivakio on muutettavissa telan kriittisten nopeuksien (υ KR, υ ‘Λ KR) säätämiseksi. Laakeripesä 11 käsittää laakerit 12a, 12b, joista toinen laakeri 12a on tuettu joustavalla väliaineella 14, joka on sovitettu väliosan 13 ja 15 väliin. Väliosa 15 on kiilamainen osa, jota voidaan liikuttaa telan aksiaali (x-akseli) -10 suunnassa ruuvilaitteen 16 avulla. Ruuvilaite 16 on viety laakeripesän 11 päädyn 17 reiän P läpi. Ruuvia 16 kiertämällä siirretään kiilaosaa 15 (nuolet Sj ja S2) ja vaikutetaan väliaineen 14 jousivakioon. Pyrittäessä nostamaan kriittistä nopeutta/kriittisiä nopeuksia puristetaan väliainetta 14 kasaan ja päinvastaisessa tapauksessa liikutetaan osaa 15 nuolen S2 suuntaan.

15

Kuviossa 5B on esitetty keksinnön mukaisen tuennan toteutus, jossa akseli 10a on tuettu laakereistaan väliosan 18 avulla laakeripesän 11 kotelorakenteen sisäpintaan 22’. Väliosa 18 käsittää kotelorakennetta 22 vasten tuetun pallopinnan 19. Väliosaan 18 vaikutetaan joisilla 20al520a2. Kuvion toteutusmuodossa säädetään kriittistä nopeutta 20 ruuvilaitteiden 21 avulla säätämällä tuennan jäykkyyttä. Ruuvi 21 käsittää kierteet 21aj,21a2, joista toinen on oikeakätinen ja toinen vasenkätinen ruuvin keskeislinjaan Z nähden. Ruuvin 21 yhteydessä on mutterilevyt 21bj,21b2. Näin ollen ruuvia kiertämällä liikutetaan mutterilevyä 21bj ,21b2 vastakkaisiin suuntiin ja vaikutetaan jousiin 20aj,20a2 joko niitä puristavasti tai päinvastoin. Näin vaikutetaan tuennan jäykkyyteen. 25

Kuviossa 6 on esitetty keksinnön suoritusmuoto, jossa joustava elementti 23 on sovitettu laakeripesän 11 alustalevyn 11a ja rungon R väliin. Sylinterilaitteen 24 avulla säädetään laakeroinnin jäykkyys. 1

Kuviossa 7 esitetysti säädetään laakeroinnin jäykkyys ruuvilla 25.

9 94458

Kuviossa 8A on esitetty laakeripesän sisään rakennettu joustorengas 26. Joustorengas 26 on muodostettu joustavasta aineesta/rakenteesta, joka on kokoonpuristettavissa ruuvilaitteiden 27a,27b avulla. Ruuveja 27a,27b laakerikotelossa 27c kiertämällä voidaan ruuveilla 27a,27b kiilaosan 28a,28b avulla osat 29a,29b kussakin säätöosassa 5 liikuttaa toisistaan poispäin ja tällöin saadaan puristettua joustava aine kasaan, jolloin muutetaan laakeroinnin tuennan jäykkyyttä. Akseli 30a ja laakeri 10c ovat joustorenkaan 26 sisäpuolella.

Kuviossa 8B on esitetty leikkaus I-I kuviosta 8A.

10

Kuviossa 9 on esitetty periaatteellisesti keksinnön mukaisen menetelmän suoritusmuoto, jossa kriittiseen nopeuteen vaikutetaan muuttamalla telan massaa mj pumppaamalla pumpulla P telan sisälle nestettä esimerkiksi vettä ja päinvastoin.

15 Kuviossa 10 on esitetty keksinnön suoritusmuoto, jossa telan kriittiseen nopeuteen vaikutetaan muuttamalla telan toisen pään laakeroinnin 30 paikkaa liikuttamalla laakerointia 30 sylinterilaitteella 31 suuntaan Lj.

Kuviossa 11 on esitetty suoritusmuoto, jossa telan kriittiseen nopeuteen vaikutetaan 20 tuomalla tilapäinen tukirulla 32 telan yhteyteen tukeutumaan telan pintaan 10’.

Kuviossa 12 on esitetty ratkaisu, jossa telan 10 tuenta on jäykistettävissä lisälaitteen 33 avulla. Tela 10 on joustavan ulokepalkin 34 varassa. Lisälaite 33 käsittää jäykkään palkkiin 35 liitetyn sylinterilaitteen 36, jonka männänvartta 36a liikuttamalla liikutetaan 25 jäykkään palkkiin 35 liitetty kääntymään laakeroitu tukipala 37 kosketukseen joustavaan ulokkeeseen 34. Laitejäijestelyn avulla telan 10 tuenta on muutettavissa nopeasti.

Claims (17)

94458 ίο

1. Menetelmän paperikoneen telakäytössä, tunnettu siitä, että telan värähtelyn estämiseksi kriittisillä nopeusalueilla muutetaan telan kriittisten nopeusalueiden 5 (υ KR, υ ‘ΛKR) paikkaa telan ajon aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että telan kriittistä nopeutta (υ KR, υ ‘Λ KR) lasketaan ja tämän jälkeen nostetaan telan nopeus varsinaiselle ajonopeusalueelle.

3. Edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tämän jälkeen palautetaan telan kriittinen nopeus (υ KR, υ ’AKR) alkuperäiseksi.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että telan kriittinen nopeus (υ KR, υ VAKR) muutetaan pysyvästi telan ajotilanteen ajaksi.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä telan kriittinen nopeus (υ KR, υ 'AKR) muutetaan muuttamalla telan 20 tuennan jäykkyyttä.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että telan kriittinen nopeus (υ KR, υ ViKR) muutetaan muuttamalla telan massaa.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että telan kriittinen nopeus (υ KR, υ 'ΛKR) muutetaan muuttamalla telan laakeroinnin paikkaa.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että menetelmässä muutetaan telan kriittistä nopeutta (υ KR, υ ViKR) muuttamalla telan laakeroinnin jousivakiota. I i *.11.1 Hiili I I I M : I 94458 π

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-8 mukaisessa menetelmässä käytetty laitteisto, tunnettu siitä, että on ruuvilaite (16;21,22;25;27a,27b), jonka avulla puristetaan telan laakeroinnin joustava aine tai rakenne (14;20alT 20a2; 20a!’, 20a2’; 23,26) kasaan pyrittäessä nostamaan telan kriittistä nopeutta ja vastaavalla laitteella 5 pienennetään aineen rai rakenteen kokoonpuristustilaa pyrittäessä laskemaan telan kriittistä (υ KR, υ '/2KR) nopeutta.

10. Edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että on sylinterilaite (24) tai ruuvilaite (25), joka on sovitettu telan (10) laakeripesän (11) 10 aluslaatan (11a) ja rungon (R) välille.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ruuvilaite tai (16) vastaava on sovitettu liikuttamaan kiilaosaa (15), jolloin joustava aine (14) tai rakenne on sovitettu telan (10) akselin (10a) laakerin (12a) yhteydessä olevan vastakiila- 15 osan (13) ja liikutettavan kiilaosan (15) väliin.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukaisessa menetelmässä käytetty laitteisto, tunnettu siitä, että on pumppulaite (P), jonka avulla vaikutetaan telan massaan (mj) sen lisäämiseksi tai vähentämiseksi, jolloin massaan vaikuttamalla säädetään 20 telan ominaisvärähdyslukua.

13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-8 mukaisessa menetelmässä käytetty laitteisto, tunnettu siitä, että on toimilaite (31), jonka avulla siirretään ainakin telan toisen pään laakerointia (30) telan kriittisen nopeuden (ominaisvärähdysluku) 25 muuttamiseksi.

14. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-8 mukaisessa menetelmässä käytetty laitteisto, tunnettu siitä, että on liikutettava tukirulla (32), jonka avulla tuetaan telaa (10) sen pinnalta (10’) telan ominaisvärähdysluvun säätämiseksi. 30 94458

15. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-8 mukaisessa menetelmässä käytetty laitteisto, tunnettu siitä, että telan (10) akseli (10a) käsittää laakeroinnin (10c) yhteydessä joustavan laakerointia ympäröivän renkaan (26), johon vaikutetaan ulkoapäin ruuvilaitteella (27a,27b). 5

16. Edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ruuvilaite (27) on sovitettu vaikuttamaan osiin (29b,29a), jolloin ruuvia kiertämällä laakeripesässä (27c) erkautetaan osat (29b,29a) toisistaan ja puristetaan joustavaa ainetta (26) kasaan ja vaikutetaan niin laakeroinnin jäykkyyteen laakeroinnin jäykkyyttä 10 lisäävästi.

17. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-8 mukaisessa menetelmässä käytetty laitteisto, tunnettu siitä, että laakeri on tuettu joustavaan palkkiin (34), jonka joustavan palkin (34) jäykkyyttä muutetaan laitteella (33), joka muodostuu jäykästä 15 tukipalkista (35) ja sen yhteydessä olevasta kääntymään laakeroidusta tukipalasta (37), joka on saatettavissa toimilaitteella (36) joustavan palkin (34) yhteyteen, jolloin kytketään joustava palkki (34) jäykkään palkkiin (35) ja tällöin muutetaan telan tuennan jäykkyyttä. 1 •· 94458