FI96889C - Menetelmä telan käyttämiseksi - Google Patents

Description

96889

Menetelmä telan käyttämiseksi

Keksintö kohdistuu menetelmään telan käyttämiseksi, jossa telassa on vääntölujan kannattimen ympäri pyörivä ja 5 kannattimen suhteen ainakin yhdellä tukielementillä tuettu telavaippa ja ainakin yksi telavaipan lämpötilaan vaikuttava laite, jolloin on telassa ainakin yksi telavaipan sisäpuolen lämpötilaan vaikuttava laite ja ainakin yksi telavaipan ulkopuolen lämpötilaan vaikuttava laite.

10 Tällaiset telat ovat tunnettuja julkaisusta W0 85/01532 tai DE-PS 34 29 695 ja niitä käytetään esimerkiksi materiaaliratojen, varsinkin kultumateriaaliratojen, kuten paperi, kartonki-, kuitukangas-, tekstiili- tai te-kokuituratojen pintakäsittelyyn käyttämällä samanaikaises-15 ti painetta ja lämpöä. Eräs erittäin hyvin soveltuva käyttö on paperiratojen kiillotus kiillotuslaitteissa tai ka-lantereissa, jolloin kohonneen lämpötilan ansiosta paperi-kuidut tulevat helpommin muotoiltaviksi ja puristuksen vaikutuksesta saadaan paperin pinta sileäksi ja kiiltäväk-20 si.

Taipumantasaustelat, joissa pyörivä telavaippa on tuettu kannattimen suhteen ainakin yhdellä tukielementillä, esimerkiksi ainakin yhdellä painekammiolla tai rivillä hydraulisia tai muita tukielementtejä, ovat osoit-25 tautuneet erityisen sopiviksi päästä tasaisesti tai halu tun profiilin muodossa vaikuttavaan puristusvoimaan ja tasaisesti tai halutun profiilin muodossa vaikuttavaan lämmön siirtymiseen telan pinnasta materiaalirataan.

Tämä on eduksi varsinkin suurilla telaleveyksillä, 30 aina 10 m:iin asti, jollaiset leveydet ovat paperikoneissa tavallisia.

Aiemmin mainitun kaltaiset kuumennettavat taipumantasaustelat ovat tulleet tunnetuiksi esimerkiksi US-pa-tenttijulkaisusta 4 282 638. Näissä on kannattimen sivuun 35 järjestetty suuttimia, joista kuuma lämmönsiirtoväliaine 2 96889 ruiskutetaan telavaipan sisäpuolelle ja telavaippa kuumennetaan näin iskukuumennuksella.

CH-patenttijulkaisusta 577 598 tai US-patenttijulkaisusta 4 282 639 ovat toisaalta tulleet tunnetuiksi tai-5 pumantasaustelat, joissa on rivi hydrostaattisia tukiele- menttejä, joiden laakeripinnoissa on laakeripesät, joihin kannattimen kanavissa olevan painetilan kautta syötetään kuumennettua hydrauliväliainetta. Näin kuumenee telavaipan sisäpuoli kuuman hydrauliväliaineen vaikutuksesta ennal-10 tamäärättyyn lämpötilaan.

Huono puoli näissä tunnetuissa teloissa on se, että telan kuumennusaika kiillotuslaitteen tai kalenterin haluttuun käyttölämpötilaan on moninkertaisesti liian pitkä ja osittain vaatii useita tunteja. Sitä paitsi tapahtuu 15 käynnistys- tai kuumennus epätasaisesti, mikä voi johtaa telavaipan halkeilemiseen eikä sitä ole tähän mennessä voitu poistaa.

Edelleen on haitaksi, että käsittelylämpötila, johon näillä teloilla päästään telan ulkopinnalla, on rajal-20 linen, koska telan sisällä tarvittavat komponentit ja kuu-mennusöljy ovat käyttökelpoisia vain tiettyyn lämpötilara-jaan asti. Tämän lisäksi ovat energiahäviöt tällaisissa teloissa melko huomattavat.

DE-patenttijulkaisusta 34 29 695 tunnetulla telalla 25 yritetään viimeksi mainittu epäkohta välttää siten, että siinä on lisäksi järjestetty ulkopinnalle vaikuttava ulko-kuumennin, jolla ulkolämpötilaa nostetaan oleellisesti sallittua korkeammaksi. Tällöin esiintyy myös epätasaisuuksia, jotka voivat johtaa telavaipan rikkoontumiseen 30 kuumennuksen aikana. Erityisen herkiksi ovat tällöin osoittautuneet kiillotuslaitteissa ja kalentereissa tavalliset telat, joissa on kokillivaluvaipat, joiden ulkokuoressa jo on tietty jännitystila. Koska kuumennus ulkoapäin tapahtuu tavallisesti vähän ennen puristusrakoa, 35 esiintyy sekä alhaisemmilla kierrosluvuilla tapahtuvassa I! 3 96889 kuumennuksessa että käytössä korkeilla kierrosluvuilla telan kehällä lämpötilaheilahteluja, jotka johtavat haitalliseen lämpötilavaihtelujännitykseen ja sen seurauksena myös lisäksi huomattaviin energiahäviöihin.

5 Samantapaisia haittoja ilmenee, kun kiillotuslaite täytyy pysäyttää ja telat esimerkiksi vaihdon tai viimeistelyn takia täytyy jäähdyttää. Myös tähän menee huomattava aika ja on olemassa telavaipan vahingoittumis- tai rik-koutumisvaara jäähdytysaineen vaikuttaessa sisältä tai 10 ulkoa.

Keksinnön tehtävänä on poistaa yllä mainitut tekniikan tason huonot puolet ja varsinkin aikaansaada aiemmin mainitun kaltainen menetelmä telan käyttämiseksi, jonka telan kuumennusajat ja jäähdytysajat ovat entistä ly-15 hyemmät, jossa telavaipan vahingoittumis- ja murtumis vaara kuumennuksen, käytön tai jäähdytyksen aikana on pienentynyt, jolla päästään korkeampaan käsittelylämpötilaan ja jossa energiahäviöt ovat pienemmät.

Keksinnön mukaan tämä tehtävä ratkaistaan käyttä-20 mällä tätä telaa siten, että telavaipan ulkopuolen ja te lavaipan sisäpuolen välistä lämpötilaeroa mitataan antureilla ja säädetään telavaipan suojaksi siten, että se ei ylitä tiettyä ennaltamäärättyä arvoa, että telan kuumen-nusvaiheen ja jäähdytysvaiheen aikana mainittu lämpötila-25 ero ei ole suurempi kuin 30 °C, ja että telaa käytettäessä mainittu lämpötilaero ei ole suurempi kuin 80 °C.

Edullisesti anturit säätävät säätölaitteen välityksellä kulloistakin lämpötilaan vaikuttavaa laitetta. Sallitut lämpötilaerot telavaipan sisä- ja ulkopuolen vä-30 Iillä voidaan tällöin valita erilaisiksi kuumennus-, käyt tö- ja jäähdytysvaiheen aikana edellä mainituissa rajoissa.

Menetelmän eräässä jatkokehitelmässä voi säätölaite olla sellainen, että äkillinen lämpötilanmuutos ulkopuo-35 lella, esimerkiksi radan katkeamisen aiheuttama, tai sisä- 4 96889 puolella, esimerkiksi kuumennusvällalneen syöttöhäiriön seurauksena, kytkee kllllotuslaitteen automaattisesti j äähdytysvaiheeseen.

Keksintö kuvataan lähemmin liitteenä olevien kuvien 5 avulla, jolloin keksinnön muut edut käyvät ilmi.

Kuvio 1 esittää poikkileikkauksen telalaitteistos- ta, kuvio 2 esittää telavaipan kuumennuksen aikaiset lämpötilakäyrät, ja 10 kuvio 3 esittää telavaipan jatkuvan käytön aikaiset lämpötilakäyrät.

Kuviossa 1 esitetyssä kalenterissa, esimerkiksi paperiradan kiillotuskalanterissa, kohdistaa taipumantasaus-tela 2 yhdessä vastatelan 3 kanssa puristuksen telojen vä-15 listä läpi kulkevaan rataan 1.

Taipumantasaustela 2 voi olla rakenteeltaan esimerkiksi julkaisun US-A-3 802 044 mukainen ja siinä on vääntöluja kannatin 4 ja tämän ympäri pyörivä telavaippa 5, joka on tuettu kannattimen suhteen useilla aksiaali-20 suunnassa vierekkäin järjestetyillä hydrostaattisilla tu-kielementeillä 6. Näissä tukielementeissä on mäntä-sylin-teri-luistijohde ja painetila 7, johon syötetään hydrauli-väliainetta kannattimessa olevan kanavan 8 kautta. Tuki-elementtien 6 laakeripinnoissa on laakeripesät 9, joihin 25 syötetään paineväliainetta painetilasta 7 lähtevien kuris-tuskanavien 10 kautta ja jotka muodostavat telavaipan 2 hydrostaattisen laakeroinnin tukielementteihin 6.

Kannattimessa olevasta kanavasta 8 painetilaan 7 tuleva syöttöjohto 11 on kuumennettavissa kuumennuslait-30 teella 12, esimerkiksi sähkökäyttöisellä kuumennuskäämil-lä, ja kuumentaa hydrauliväliaineen, joka tulee painetilan 7 ja kuristuskanavien 10 kautta laakeripesiin 9 ja kuumentaa telavaipan sisäpuolen i tason B kohdalla. Toisaalta on telan 2 ulkopuolelle järjestetty kuumennuslaite 13, 35 joka myös kuumentaa telavaipan 5 ulkopinnan, esimerkiksi il 5 96889 säteilykuumennuksella. Näin päässään siihen, että tela-vaippa 5 kuumenee sekä sisältä että ulkoa ja nousee paperiradan käsittelyssä tarvittavaan lämpötilaan ja voidaan pitää tässä käsittelylämpötilassa.

5 Huomattakoon, että kuvatun, hydrostaattisia tuki- elementtejä käsittävän taipumantasaustelan sijasta voidaan käyttää myös toisenlaisia taipumantasausteloja, esimerkiksi hydrodynaamisesti tai magneettisesti tuettuja teloja tai muita tunnettuja telatyyppejä, joissa on säädettävä 10 taipuma. Tällöin voi olla järjestetty rivi vierekkäisiä tukielementtejä, jotka ovat kuumennettavissa toisistaan erillään ja yksilöllisesti niiden kohdalle järjestetyillä kuumennuslaitteilla, jolloin samoin yksittäisten tukiele-menttien kohdalle järjestettyjen ulkokuumentimien avulla 15 on telavaipan ulkopinta kuumennettavissa vastaavalla tavalla. Tai kyseeseen voi tulla yksi ainoa aksiaalisuuntaan kulkeva tukielementti. Sen sijaan, että sisäkuumennus tapahtuu tukielementtien kautta, voidaan myös telavaipan sisäpuoli kuumentaa näistä täysin erillään olevalla kuu-20 mennuslaitteella, esimerkiksi iskukuumentimellä, jollainen on tunnettu esimerkiksi US-patenttijulkaisusta 4 282 638, tai muulla sopivalla tavalla.

Vastatela 3 voi olla rakenteeltaan tavanomainen tela tai myös samalla tavoin taipumantasaustela ilman kuu-25 mennuslaitteita.

Kalenterin ja varsinkin telavaipan 5 sisäpuolta i ja ulkopuolta a varten olevien kuumennuslaitteiden 12 ja 13 käyttämiseksi on eduksi järjestää ohjaus- ja säätölaite 14, joka säätää kuumennuslaitteen 12 ja kuumennuslaitteen 30 13 kuumennustehoa. Kuumennustehojen säätö tapahtuu siten, että telavaipan 5 sisäpuolen i ja ulkopuolen a välinen lämpötilaero T ei ylitä tiettyjä, ennaltamäärättyjä arvoja, esimerkiksi 50 °C. Tavallisesti tällöin tapahtuu sisäpuolinen ja ulkopuolinen kuumennus yhtä aikaa, jolloin 35 kuumennustapahtuman aluksi sisäpuolinen kuumennus voi 6 96889 käynnistyä tietyn verran etuajassa, jotta tukielementtien 6 kuumennuksesta aiheutuva aikaviive heti vaikuttavaan ulkopuoliseen kuumennukseen 13 nähden voidaan tasata.

Kuumennusätehojen aikasäätö voi tällöin tapahtua 5 joko tietyn säätöohjelman mukaan, tai myös suljetussa säätöpiirissä, jolloin järjestetään anturit 15 hydrauliväli-aineen lämpötilan todellisen arvon mittaamiseksi paineti-lassa 7 tai muussa sopivassa kohdassa, ja anturit 16 te-lavaipan 5 ulkopinnan a kosketuksettomaan lämpötilanmit-10 taukseen. Anturien 15 ja 16 lähtösignaaleja vastaavasti säädetään kuumennuslaitteiden 12 ja 13 kuumennustehoja siten, että sisäpuolen i ja ulkopuolen a välistä ennalta-määrättyä lämpötilaeroa ei ylitetä.

Eräässä, sekä sisältä että ulkoa kuumennettavan 15 telan 2 toteutusesimerkissä, jossa on kokillivaluvaippa, seinämäpaksuus muutama mm, halkaisija noin 100 mm ja pituus 9 m, vältetään aiemmin kuvatut tekniikan tason haitat, varsinkin telavaipan vaurioitumiset, kun säätölaite oli asetettu siten, että kuumennuksen aikana sisä- ja ul-20 kopuolen välinen lämpötilaero T ei ollut suurempi kuin 50 °C.

Kuvio 2 esittää erään tyypillisen esimerkin lämpötilojen T muuttumisesta telavaipassa 5 ulkopuolelta a sisäpuolelle i kolmena eri kuumennusajankohtana, joiden ai-25 kana tela pyörii alhaisemmalla nopeudella, nimittäin poik-: kitasossa A heti ulomman kuumennuselementin 13 vaikutuk sen jälkeen, kuitenkin ennen tukielementtiä 6, jonka avulla sisäkuumennus tapahtuu. Ensimmäisenä ajankohtana, vähän molempien kuumennuslaitteiden 12 ja 13 toimintaan kyt-30 kemisen jälkeen vaikuttaa ensi sijassa ulompi kuumennus, kun taas sisäkuumennus lähtee toimimaan vasta viiveen jälkeen. Näiden ensimmäisten vaiheiden aikana kuristetaan ulompaa kuumenninta 13 siten, että telavaipan 5 ulkolämpö-tila ei ole 50 eC:tta sisälämpötilaa suurempi. Tietyn ajan 35 kuluttua on sisälämpötila noussut nopeammin kuin ulkoläm-

II

7 96889 pötila, jolloin lämpötilaero on vielä kuitenkin 30 °C, ja kuumennusvaiheen lopussa on loppulämpötila ulkopuolella noussut 170 eC:een, kun taas sisälämpötila on 150 eC. Tähän tilaan päästiin kuvatussa toteutusesimerkissä jo noin 5 yhden tunnin kuluttua.

Paperiradan 1 telojen 2 ja 3 väliin viemisen jälkeen ja normaalikäynnin alettua, jolloin kierroslukua on nostettu ja vastaa ratanopeutta 1400 m/min, jäähtyy tela-vaipan 5 ulkopinta a puristuskohdassa, ts. leikkauskohdas-10 sa B, 130 eC:een lämmön poisjohtumisen vuoksi, kun taas samanaikaisesti tukielementin 6 kautta nousee sisäpuolen lämpötila, joka ei ole enempää kuin 80 °C suurempi kuin ulkolämpötila, ja on esimerkiksi 210 eC. Telan 2 pyöriessä laskevat lämpötilat telavaipan sisäpuolella i ja 15 ulkopuolella a jatkuvasti, kunnes ne vähän ennen ulkokuu-mennuslaitetta 13 poikkileikkauksen C kohdalla ovat jäähtyneet ulkona 110 °C:een ja sisällä 180 eC:en. Ulkoa päin poikkileikkauksessa A tapahtuvan kuumennuksen jälkeen päästään jälleen 170 °C:een ulkopuolella a ja 150 eC:een 20 sisäpuolella i.

Tässä käytössä esiintyvien sisä- ja ulkopuolen välisten lämpötilaerojen ja käytön aikaisten lämpötilahei-lahtelujen kautta syntyneet mekaaniset rasitukset telavai-passa alenivat selvästi ennestään tunnettuihin teloihin 25 verrattuna, joissa oli vain yksi kuumemmin sisällä tai * ulkona, eikä murtumisrajaan päästy missään ja telavaipan vahingoittumisilta vältyttiin.

Erityisen edullista on järjestää telan 2 aksiaali-suunnassa vierekkäin rivi samansuuntaisia tukielementtejä 30 6, jotka kuumennetaan yksilöllisesti ja toisistaan riip pumattomasti ja joita voidaan säätää ohjaus- ja säätölaitteella 14. Vastaava määrä tukielementtien 6 kohdalle järjestettyjä ulkopuolisia kuumennuslaitteita 13 on myös säädettävissä yksilöllisesti ohjaus- ja säätölaitteella 14.

35 Tällä tavoin on mahdollista telan päissä, paperiradan ui- 8 96889 kopuolella, jossa juokseva paperirata ei jäähdytä, säätää sisä- ja ulkopuolen välinen lämpötilaero toiseen arvoon kuin paperiradan alueella, niin että telavaipan taipuminen päissä akselitaipuman muodossa tai "oxbow"-efektin muodos-5 sa voidaan välttää.

Huomattakoon, että keksinnöllistä ajatusta voidaan käyttää analogisella tavalla jäähdytysvaiheen aikana ka-lanteroinnin loputtua, jolloin kuumennuslaitteet 12 ja 13 voidaan korvata vastaavanlaisilla jäähdytyslaitteilla.

10 Käyttö tapahtuu tämän jäähdytysvaiheen aikana samalla tavoin siten, että ohjaus- ja säätölaite 14 säätää jäähdytyslaitteita 12 ja 13 niin, että tämän jäähdytysvaiheen aikana lämpötilaerot telavaipan 5 sisäpuolen i ja ulkopuolen a välillä eivät ylitä tiettyjä ennaltamäärättyjä ar-15 voja, jotta ei-sallituilta ja vahingollisilta mekaanisilta jännityksiltä telavaipassa voidaan välttyä. Näin voidaan jäähdytysaikaa laskea merkittävästi telan tavanomaiseen hitaaseen jäähdyttämiseen verrattuna, jolloin kalenterin kalliita hukka-aikoja voidaan huomattavasti lyhentää.

20 Keksinnön eräässä edullisessa jatkokehitelmässä voi säätölaite 14 olla myös sellainen, että kun havaitaan määrätyn suuruinen ei-sallittu lämpötilaero, esimerkiksi radan repeämisen seurauksena, keskeyttävät lämpötila-anturit 15 ja 16 käytön automaattisesti ja laite kytketään jäähdy-25 tysvaiheeseen. Käyttövarmuus kasvaa näin huomattavasti.

« « • · li

Claims (4)

96689

1. Menetelmä telan käyttämiseksi, jossa telassa on vääntölujan kannattimen (4) ympäri pyörivä ja kannattimen 5 (4) suhteen ainakin yhdellä tukielementillä (6) tuettu telavaippa ja ainakin yksi telavaipan (5) lämpötilaan vaikuttava laite (12, 13), jolloin telassa on ainakin yksi telavaipan (5) sisäpuolen (i) lämpötilaan vaikuttava laite (12) ja ainakin yksi telavaipan (5) ulkopuolen (a) lämpö-10 tilaan vaikuttava laite (13), tunnettu siitä, että telavaipan ulkopuolen (a) ja telavaipan sisäpuolen (i) välistä lämpötilaeroa mitataan antureilla (15, 16) ja säädetään telavaipan (5) suojaksi siten, että se ei ylitä tiettyä ennaltamäärättyä arvoa, että telan kuumennusvai-15 heen ja jäähdytysvaiheen aikana mainittu lämpötilaero ei ole suurempi kuin 30 "C, ja että telaa käytettäessä mainittu lämpötilaero ei ole suurempi kuin 80 °C.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anturit (15, 16) säätävät säätö- 20 laitteen (14) välityksellä kulloistakin lämpötilaan vaikuttavaa laitetta (12, 13).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säätölaite (14) on sovitettu siten, että ulkopuolella (a) tapahtuvan äkillisen lämpöti- 25 lan muutoksen yhteydessä, esimerkiksi radan katkeamisen johdosta, tai sisäpuolella (i) tapahtuvan äkillisen lämpötilan muutoksen yhteydessä, esimerkiksi kuumennusväliai-neen syöttöhäiriöiden johdosta, kiillotuskalanteri kytkeytyy automaattisesti jäähdytysvaiheeseen.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että telavaipan (5) sisäpuolen (i) lämpötilaan vaikuttava laite (12), jonka tela-vaippa (5) on tuettu kannattimen (4) suhteen hydrostaattisilla tukielementeillä (6), joihin johdetaan paineväli-35 ainetta, muuttaa telassa paineväliaineen lämpötilaa, samalla kun paineväliaine johdetaan hydrostaattisen tukiele-mentin (6) laakeripesiin (9). 96889