FI97738B - Paperi- tai kartonkikoneen perälaatikko - Google Patents

Description

5 97738

Paperi- tai kartonkikoneen perAlaatikko Inloppsl&da i en pappers- eller kartongmaskin

Keksinnön kohteena on paperi- tai kartonkikoneen perAlaatikko, Jossa pAAmassavirtauksen virtaussuunnassa ennen huuliaukkoa sijaitsevat lisAnestevirtauksen syöttökohdat rainan koko poikkisuuntaisen pintapai-noprofiilin sAAtAmlseksi ja samalla kuituorientaatioprofiili halliten, 10 jotka syöttökohdat sijaitsevat perAlaatikon poikkisuunnassa toisistaan erotettujen virtausteiden vaikutusalueella, jotka virtaustiet yhtyvAt kammioksi, ja jotka syöttökohdat ovat yhteydessA elimiin veden tai sa-keudeltaan pAAmassavirtauksesta poikkeavan massan hallituksi syöttAmi-seksi pAAmassavirtaukseen, joina syöttökohtina ovat mainittuihin vir-15 tausteihin yhtyvAt lisAnesteen tai -massan syöttökanavat, jotka on varustettu sAAtöelimillA kuten sAAtöventtiileillA, joiden avulla lisA-virtauksia sAAdetAAn.

Paperi- tai kartonkikoneessa syötetAAn lopputuotteen muodostavia kuitu-20 aineita sisAltAvAA vesipohjaista suspensiota, jota myöhemmin kutsutaan massaksi, perAlaatikon huuliaukosta huuliaukon kohdalla syöttösuuntaan liikkuvalle muodostusalustalle eli viiralle, jossa vedenpoisto ja massan huopautuminen lopulliseksi tuotteeksi alkaa.

25 PerAlaatikon huuliaukosta tulevan leveAn huulisuihkun purkautuessa muodostusalustalle se leviAA reunoiltaan. LeviAminen aiheuttaa massassa muodostusalustan kulkusuuntaan nAhden poikkisuuntaisen virtauskomponen-tin, joka vaikuttaa kuituorientaatioon ja valmiin tuotteen pintapa!-noon. Koska pintapainoprofiili koneen poikkisuunnassa on pldettAvA 30 mahdollisimman tasaisena, joudutaan huuliaukkoa suurentamaan reuna- alueelta. TAmA puolestaan aiheuttaa huuliaukkoa vAllttömAsti edeltAvAs-sA perAlaatikon virtaustilassa, huulikanavassa, poikkisuuntaisen vir- m ·* tauskomponentin, joka vaikuttaa orientaatioon samalla tavalla kuin huu- m * lisuihkun leviäminen viiralla.

35 • · »e ··. Lopputuotteen pintapainoprofiiliin vaikuttaa myös perAlaatikosta syöte- • tystA massasta viiralle muodostuneen rainan myöhempi kaventuminen veto- • ·· >·> jen ja kulvumiskutistuman seurauksena. TAmA kaventuminen pAAsee tapah- e ·**· tumaan helpommin rainan reunoilla. Seurauksena on plntapainon kasvami- 97738 2 nen reuna-alueella. Aivan lähellä reunaa tämä ilmiö kompensoi edellisessä kappaleessa mainitun reunaefektin aiheuttamaa pintapalnon laskua, mutta siirryttäessä reunasta keskustaan päin pintapaino saavuttaa maksiminsa, minkä Jälkeen se alenee jälkeen keskustaa kohti. Tätä ilmiötä 5 on jälleen pyritty kompensoimaan huulen asettelulla, josta jälleen on seurauksena orientaatiovirheitä.

Massan leviämistä reunoille päin huuliaukon jälkeen on pyritty hallitsemaan erityisillä reunaviivalmilla, joista on kuitenkin enemmän hait-10 taa kuin hyötyä niiden aiheuttaman reuna-aallon vuoksi.

Keksintöön lähiten liittyvän tekniikan tason osalta viitataan F1-patenttihakemukseen 885684 (J.M. Voith GmbH, vast. DE-hak. 3741603).

Tässä hakemuksessa on esitetty päävaatimuksen 1 johdannossa esitetyn 15 kaltainen paperikoneen perälaatikko, jossa laimennusnestettä syötetään massakanavaan välittömästi ennen turbulenssigeneraattorin kuristuskoh-taa. Tässä tunnetussa laitteessa on kuitenkin epäkohtana haitalliset virtaushäiriöt, epätarkka ja epästabiili pintapainoprofiilin säätö sekä etenkin se, että laimennusnesteen syötön lisäys lisää kokonalsvirtausta 20 ja aiheuttaa haitallisia poiklttalsvirtauksla. Epäkohtana on myös pää-virtauksen ja lisävirtauksen huono sekoittuminen, mikä on hyvin haitallista etenkin silloin, jos virtausten konsistenssierot ovat suuret.

Keksinnön tarkoituksena on esittää perälaatikko, jossa ei esiinny edel-25 lä mainittuja epäkohtia. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle perälaatlkolle on pääasiassa tunnusomaista se, että mainitut toisistaan erotetut virtaustlet ovat jakotukln jälkeiset Jakoputket, että kammio, jossa virtaustlet yhtyvät, on perälaatikon tasauskammio, jonka Jälkeen seuraa turbulenssigeneraattori ennen huullaukoksi kapenevaa tilaa, ja 30 että lisänesteen tai -massan syöttökanavat on järjestetty yhtymään pää-massan virtausteihin terävässä kulmassa päämassavirtauksen tulosuunnan puolelta, soplvlmmln ylhäältäpäin, siten että llsämassan tai -nesteen llsävirtaus korvaa päämassavlrtausta, jolloin kammioon, Jossa virtaustlet yhtyvät, purkautuvan päämassavirtauksen Ja llsävirtauksen yhdisty-35 nyt virtaus on aina halutun suuruinen kunkin vlrtaustien kohdalla.

9 e e 3 yz/öö

LisAnestevlrtaukset syötetään toisistaan erotettujen virtausteiden, kuten jakoputkien kohdalle siten, ettA kukin niistA sekoittuu virtaus-teissA tapahtuvien virtausten vaikutuksesta pAAmassavirtaukseen viineistään virtausteiden yhtymAkohdassa. Pintapainoprofiilia voidaan näin 5 hallita hAiritsemAttA massan kAyttAytymistA sen virratessa ulos huuli-aukosta. LisAnestevirtauksen yhdistAminen pAAmassavirtaukseen tapahtuu tAllöin riittAvAn aikaisessa vaiheessa, jotta sen mahdollisesti aikaansaamat poikittaisvirtaukset pAAmassavlrt&uksessa ehtisivät tasaantua, mutta kuitenkin riittAvAn lAhellA huuliaukkoa, jotta lisAnestevirtauk-10 sen jArjestAminen tiettyyn kohtaan poikkisuunnas3a vaikuttaa pintapai-noon sanalla kohtaa rainassa. Toisistaan erotettujen virtausteiden kuten jakoputkien avulla voidaan lisAnestevirtaus saada Iisaksi sekoittumaan pAAmassavirtaukseen siten, että kussakin kohdassa pAAmassavirtaukseen johdettu lisAnestevirtaus vaikuttaa tietyllä, ennalta mAArAt-13 tAvissA olevalla alueella perAlaatikon leveyssuunnassa.

LisAnestevirtaus on edullisesti sen laatuista, ettA pAAmassavirtauksen sakeus laskee. TAllöin kyseeseen voi tulla joko pelkkA vesi tai suspensio, jonka kuitupicoisuus on alhaisempi kuin pAAmassavirtauksen muodos-20 tavassa suspensiossa.

KeksintöA selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 23 kuvio 1 havainnollistaa huuliaukosta tulevan massasuihkun kAyttAytymistA sen JAlkeisellA rainanmuodostusalustalla, kuvio 2 esittAA kaavamaisesti massasuihkun suunnasta nAhtynA tekniikan tason mukaista ratkaisua kyseisen ilmiön korjaamiseksi, 30 kuvio 3 esittAA kaavamaisesti muodostuneen rainan pintapainoprofiilia eri ilmiöiden seurauksena, kuvio 4 esittAA kaavamaisesti tekniikan tason mukaisissa perAlaatlkols-33 aa kAytettyA huuliaukon profiilia, 4 kuvio 5 esittää pitkittäisleikkauksena sellaista perälaatikkoa, jossa keksintöä voidaan soveltaa, kuvio 6 esittää keksinnön mukaista yksityiskohtaa kuvion 5 perälaati-5 kosta,

Kuviossa 1 on esitetty perälaatikko 1, joka massan virtaussuunnassa päättyy poikkisuuntaiseen huuliaukkoon 2, josta tuleva massasuihku purkautuu perälaatikon huuliaukon kohdalla olevan rintatelan 3 kautta 10 kulkevan liikkuvan muodostusalustan eli viiran 4 päälle. Massan purkautuessa huuliaukosta leviää se reunoilla sivuttaissuuntaisten nuolien kuvaamalla tavalla, jolloin sekä pintapaine alenee massasta muodostuneen rainan reuna-alueella että kuitujen orientaatio tällä alueella muuttuu.

15

Kuviossa 2 on esitetty tapa vaikuttaa kyseisiin ilmiöihin. Tässä huuli-aukon 2 leveys, eli sen dimensio viiran 4 tasoa vastaan kohtisuorassa suunnassa, järjestetään suuremmaksi reuna-alueella. Tämä tehdään nostamalla huullaukon vastaavissa reunoissa ylähuulta 2a. Tällöin kuitenkin 20 syntyy poikittainen nopeuskomponentti jo huuliaukkoa 2 edeltävässä huulikanavassa ja huullaukon jälkeen viiralla 4. Tätä ilmiötä on myös kuvattu sivuttaisilla nuolilla kuviossa 2.

Kuviossa 3 on esitetty muodostuneen rainan pintapainoprofllli sen polk-25 klsuunnassa vahvasti liioiteltuna. Kuivumiskutistuman vaikutusta pinta-painoon on kuvattu katkoviivoilla ja todellista, lopullisen rainan plntapalnoproflilla on kuvattu yhtenäisellä viivalla, jossa näkyy reu-naefektin eli em. huulisuihkun leviämisen aikaansaama pintapalnon aleneminen reuna-alueella.

30

Kuviossa 4 on esitetty kaavamaisesti ja vahvasti liioiteltuna perälaatikon huullaukon 2 muotoa, Jolla pyritään vaikuttamaan kuvion 3 esittämiä vääristymiä vastaan. Tällöin rainan keskialueella järjestetään huullaukon leveys minimiin juuri niillä rainan keskialueen ja reuna-35 alueiden välisillä alueilla, Joilla on odotettavissa valmiin rainan pintapalnon maksimi reunaefektin ja kutistuman johdosta. Tällöin syntyy jälleen slvuttaissuuntalsllla nuolilla kuvattuja poikittalsvirtauksia, 5 jotka aiheuttavat orientaatiovirheitA. Lisaksi kuviosta 4 käy hyvin selville, kuinka huuliaukolta, erityisesti sen ylAhuulelta, vaaditaan erltyisrakennetta ja siihen liitettyjä säätölaitteita.

5 Kuviossa 5 on esitetty eras paperi- ja kartonkikoneen perAlaatikko, jossa keksintöä voidaan soveltaa, pitkittäisleikkauksena. PerAlaatikko 1 käsittää massan virtaussuunnassa välittömästi ennen huuliaukkoa 2 olevan huulikanavan S, joka kapenee massan virtaussuunnassa päättyen huuliaukkoon 2. Huuliaukon yhteydessä on sen kokonaisleveyden sAAtö-10 laitteita, joilla voidaan vaikuttaa massan virtaamiseen huuliaukon jAl-keen olevan viiran 4 pAAlle, eikA nAitA laitteita ole keksintöön kuulumattomina esitetty tAssA sen tarkemmin. Massa, joka on selluloosapitoisia kuituja ja mahdollisesti muita aineita sisAltAvAA vesipitoista suspensiota, tuodaan perAlaatikkoon 1 pumpun syöttAmAnA massansyöttö-15 putkella jakotukkiin 6, josta massa lAhtee virtaamaan viiran suuntaan sen johdosta, ettA jakotukin toiseen virtauksen suuntaiseen seinAmAAn avautuu jakoputklsto, joka muodostuu massavirtauksen poikkisuunnassa toisistaan erilllsistA jakoputkista 7. Jakoputkia voi myös olla esim. kahdessa tai useammassa pAAllekkAlsessA virtauksen poikkisuuntaan ulot-20 tuvassa rivissA, ja keksintö on erityisen hyvin toteutettavissa tAmAn tyyppisessä perAlaatikossa. Keksinnön tarkoituksen kannalta on kuitenkin oleellisinta, ettA tAllA kohtaa massan virtausta on poikkisuunnassa toisistaan erotetut virtaustiet. Jakoputkien 7 kautta massa virtaa t jakotukista 6 tasauskammioon 8 eli vAlikammioon, jossa eri putkista ' 25 tulevat virtaukset JAlleen yhtyvAt sen vaikutuksesta, ettA virtaukset * purkautuvat tasauskammion 8 takaseinAmAAn avautuvista putkien suu-aukoista. Tasauskammion 8 yhteydessA on virtauksen painevaihtelulta : tasaava ilaakanneio 9, joka avautuu tasauskammion 8 ylAseinAmAAn kanavan kautta. Ilmakammion puoleisessa ylAosassa on ylijuoksu ylimAArAisen • 30 massan johtamiseksi pois. Tasauskammion 8 JAikeen seuraa turbulenssi- . generaattori 10, joka muodostuu toisistaan erotetuista putkista tai 9 aukoista, joiden kautta massavirtaus kulkee tasauskammiosta 8 huuli- * kanavaan 5, jonka ylAseinAmA ja alaseinAmA lAhestyvAt toisiaan huuli- • aukon 2 suuntaan.

:· 35

Kuviossa 6 on esitetty yksi jakotukista lAhtevA jakoputki 7 pitkittAis-leikkavJcsena. Keksinnön mukaisesti jakoputkeen 7 on johdettu kanava 11, 6 y//0ö joka on yhteydessA laitteeseen lisAnestevirtauksen syöttAmiseksi jako-putkessa kulkevaan pAAmassavirtaukseen. Kanava on tuotu Jakoputkeen ylhAAltA, ja se yhtyy jakoputkeen terAvAssA kulmassa pAAmassavirtauksen tulosuunnan puolelta jakoputken osuudella, joka on massan virtaussuun-5 nassa ennen porrasmaista laajennusta 7a, jonka vaikutuksesta lisAneste-virtaus sekoittuu hyvin pAAmassavirtaukseen.

LisAneste voi olla pAAmassavirtauksen sakeutta, eli kuitupitoisuutta alentavaa nestettA, kuten pelkkAA laimennusvettA tai vettA tai vesi-10 pitoista suspensiota, jonka kuituainepitoisuus on pAAmassavirtauksen kuituainepitoisuutta pienempi. Kysymykseen voivat tulla mm. erilaiset paperikoneen kiertovesijArjestelmAn vedet. Luonnollisesti mahdollisimman laimea vesi on edullista, koska tAllöin jo hyvin pienillA tAmAn veden virtausmAArAn muutoksilla voidaan vaikuttaa kanavan 11 jAlkeisen 15 massavirtauksen sakeuteen jakoputkessa 7. Laitteet lisAnestevirtauksen syöttämiseksi voivat sijaita esim. jakoputkien 7 rivien ylApuolella tai niiden alapuolella.

Keksinnön mukaisesti on oleellista, ettA riittAvAn moneen, edullisesti 20 jokaiseen massavirtauksen poikkisuunnassa eri kohdalla olevaan jakoputkeen tai vastaavan on jArjestetty kyseinen lisAnesteen syöttö. Pinta-painoprofiilin hallinnan kannalta on lisAksi tArkeAA, ettA ainakin li-sAnestevirtauksen virtausmAArA jakoputkiin 7 tai vastaaviin on sAAdet-tAvissA kunkin tAllaisen jakoputken kohdalla.

25

LisAnesteen syöttökanavat ja jakoputket tai vastaavat voidaan jArjestAA rakenteeltaan myös sellaisiksi, ettA lisAnestevlrtaus korvaa pAAmassa-virtausta Jakotukista Jakoputkeen, jolloin jakoputkesta vaimennuskam-mioon purkautuvan pAAmassavirtauksen ja lisAnestevirtauksen yhdistynyt 30 virtaus on aina halutun suuruinen kunkin jakoputken kohdalla. LisAnestevirtauksen syöttökanavat 11 ovat joka tapauksessa varustetut sAAtö-elimillA, kuten venttillelllA, joiden avulla lisAnestevlrtausta sAAde-tAAn, ja ne voivat olla tAllöin yhteydessA sopivaan sAAtöautomatiik-kaan.

Kuten edellA on jo mainittu, keksinnön toteuttamiseksi tulee perAlaatl-kon poikkisuunnassa olla riittAvAn monta lisAnestevirtauksen syöttökoh- 35

7 I f \J\J

7 taa. Koska jakoputkia on usein kahdessa tai useammassa päällekkäisessä rivissA, riittAA keksinnön toteuttamiseksi yhden tAllaisen rivin varustaminen 1isAnestevirtauksen syöttökanavilla 11. HikAli kyseisiä rivejA on kolme tai enemmän, ovat kyseiset lisAnestevirtauksilla varustetut 5 rivit edullisimmin joku tai jotkut keskimmAisistA riveistä, jotta li-sAneste pysyisi hyvin massavirtauksen mukana. Esimerkiksi kyseiset rivit voivat ola toiseksi ylin ja toiseksi alin rivi, joiden kohdalle kanavat 11 voidaan tuoda vastaavasti ylhäältA ja alhaalta, kuten kuviossa 5 on esitetty.

10

Pintapainoprofiilin hallintaa voidaan entisestäänkin parantaa syöttämällä poikkisuunnassa äärimmäisinä oleviin jakoputkiin sakeampaa massaa siten, että jakoputkesta tasauskammioon purkautuva virtaus on sakeampaa kuin muista, keskellA olevista jakoputkista tuleva virtaus. Tämä massa 15 on muuta massaa sakeampaa ja sakeudeltaan enintään 3 t. Tämän ansiosta saadaan rainan kummallekin reuna-alueelle syntymään sakeasta massasta suojavallit, jotka estävät massan leviämisen huuliaukon jälkeen. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi riittää yhden AArimmAisenA reunalla sijaitsevan jakoputken järjestäminen kussakin pAAllekkäisessA rivissA 20 tAllalseksi erikolsjakoputkeksi, ja nämä jakoputket voidaan myös kokonaan erottaa muusta massavirtauksesta siten, että niissA tapahtuva massavirtaus on peräisin kokonaan niiden omasta, sakean massan syöttölaitteesta.

25 Rainan reuna-alue, jolla sakeamman massan muodostama reuna sijaitsee, trimmataan normaalilla tavalla reunapillien avulla nokkakyyppiin.

Eräs tärkeä keksintöön liittyvä etu on se, ettA huuliaukon leveys voidaan pitää vakiona koneen poikkisuunnassa, eli huuliaukko saadaan tAy-30 sin suoraksi, jolloin orientaatiovirheitä aiheuttavia poikittaisvir-tauksia ei pAAse syntymään.

Keksintö soveltuu erityisesti hienopapereiden valmistukseen, jossa lopputuotteelta vaaditaan korkeaa laatua, mutta on selvAA, että sitä 35 voidaan lcAyttAä kaikissa paperi- tai kartonkikoneissa niillä valmistettavan tuotteen laadun parantamiseksi.

Claims (7)

97738 8

1. Paperi- tai kartonkikoneen perälaatlkko, jossa päämassavirtauksen virtaussuunnassa ennen huuliaukkoa (2) sijaitsevat lisänestevirtauksen 5 syöttbkohdat rainan koko poikkisuuntaisen pintapainoprofiilin säätämiseksi ja samalla kuituorientaatioprofiili halliten, jotka syöttökohdat sijaitsevat perAlaatikon poikkisuunnassa toisistaan erotettujen vir-tausteiden vaikutusalueella, jotka virtaustiet yhtyvät kammioksi, Ja Jotka syöttökohdat ovat yhteydessä elimiin veden tai sakeudeltaan pää-10 massavirtauksesta poikkeavan massan hallituksi syöttämiseksi päämassa-virtaukseen, joina syöttökohtina ovat mainittuihin virtausteihin (7) yhtyvät lisänesteen tai -massan syöttökanavat (11), jotka on varustettu säätöelimlllä kuten säätöventtiileillä, joiden avulla lisävirtauksia säädetään, tunnettu siltä, että mainitut toisistaan erotetut 15 virtaustiet ovat jakotukin (6) jälkeiset jakoputket (7), että kammio, jossa virtaustiet yhtyvät, on perälaatikon tasauskammio (8), jonka jälkeen seuraa turbulenssigeneraattori (10) ennen huuliaukoksi kapene-vaa tilaa (5), ja että lisänesteen tai -massan syöttökanavat (11) on Järjestetty yhtymään päämassan virtausteihin terävässä kulmassa päämas-20 savirtauksen tulosuunnan puolelta, sopivimmin ylhäältäpäin, siten että lisämassan tai -nesteen lisävirtaus korvaa päämassavirtausta, jolloin kammioon, jossa virtaustiet yhtyvät, purkautuvan päämassavirtauksen ja lisävlrtauksen yhdistynyt virtaus on aina halutun suuruinen kunkin virtaustien kohdalla. : 25

* 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen perälaatlkko, tunnettu ' siitä, että mainittuihin syöttökanaviln (11) tuotava lisäneste on pää- : massavirtauksen sakeutta alentavaa nestettä kuten pelkkää laimennusvet- tä tai vettä tai vesipitoista suspensiota, jonka kuitualnepitoisuus on . 30 päämassavirtauksen kultuainepitoisuutta pienempi, esim. paperikoneen . kiertovesijärjestelmän vettä. m

* 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen perälaatlkko, tunnettu * siitä, että perAlaatikon huuliaukon leveys on pidetty vakiona koneen 35 poikkisuunnassa niin, ettei orientaatiovirheitä aiheuttavia poikittals-virtauksia pääse syntymään. m 97738 9

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen perAlaatikko, tunnet-t u siitA, että mainitut sAAtdelimet ovat yhteydessä säAtöautomatlikkaan.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen perAlaatikko, tunnet- t u silta, että mainitut syöttökanavat (11) on yhdistetty pAAmassavir-tauksen tulosuunnassa ennen porrasmaista laajennusta (7a), jonka vaikutuksesta llsAvirtaukset sekoittuvat hyvin pAAmassavirtaukseen.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen perAlaatikko, tun nettu slitA, että perAlaatikon poikkisuunnassa on järjestetty riittävAn monta llsAvirtausten syöttöputkea (11) ja ettA perAlaatikos-sa, jossa on useita pAAllekkAisiA mainittuja toisistaan erotettuja virtausteitA, sovitetaan lisAvirtauksen syöttöputket (11) yhteen tai 15 useampaan mainittuun riviin, sopivimmin yhteen tai useampaan keskimmAi-sistA riveistä.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen perAlaatikko, tunnettu siitA, ettA ainakin toisessa reunassa AArimmAisenA olevaan 20 virtaustiehen on yhteydessä elimet pAAmassavirtausta sakeamman massan syöttAmiseksi. m m m 9 9 m • m 9 • 9 9 9 9 V • * » 9 9 9 • • e * 9 · 97738 10