FI98233C - Kannatuspalkki - Google Patents

Description

1 98233

Kannatuspalkki - Bärbalk

Keksintö koskee ainakin yhden pitkänomaisen työelementin, 5 erityisesti kaavinveitsen, kannatuspalkkia, joka on tarkoitettu käytettäväksi kuituaineratojen, esim. paperiratojen valmistukseen tai työstöön toimimaan erityisesti yhdessä kuivaussylinterin tai valssin vaippapinnan kanssa, ja joka kannatinpalkki käsittää pitkänomaisen onton kappaleen, jossa 10 on ainakin kaksi kuperasti taivutettua pitkittäisseinämää, jolloin kunkin pitkittäisseinämän kaarevuussäde on suurempi kuin sen leveys. Kannatinpalkki on tässä tapauksessa ns. kaavinpalkki: se muodostaa yhdessä kaavinterän (tai kaavin-terien) kanssa nk. kaapimen, joka on tarkoitettu käytettä-15 väksi kuituaineratojen, esim. paperiratojen, valmistukseen tai työstöön. Kaavinterä voi toimia yhdessä esimerkiksi pyörivän valssin tai kuivaussylinterin vaipan pinnan kanssa vaipan pinnan pitämiseksi puhtaana tai paperiradan poistamiseksi vaipan pinnasta. Paperin sivelykoneessa tulee kaavin-20 terä ylimääräisen sivelymassan poistajana välittömään kosketukseen paperiradan kanssa.

Julkaisussa US-PS-3 134 126 on kuvattu ongelmatapaus, jossa kaavinpalkin pääosaa, nimittäin pääasiassa laatikkomaista 25 pitkänomaista onttoa kappaletta vaivaa taipuminen, niin ettei kaavinterä tule (pitkin pituuttaan) painetuksi samanlaisella viivamaisella voimalla vasten valssia. Mainittu taipuma johtuu siitä, että käytössä onton kappaleen yksi pitkit-täisseinämä joutuu korkeampaan lämpötilaan kuin toinen pit-30 kittäisseinämä. Tämän ongelman ratkaisemiseksi on tunnetun : :* kaavinpalkin onton kappaleen sisään tehty kanavia, joiden ;·’ ' läpi virtaa lämmönsäätöneste. Siten halutaan saavuttaa onton '... kappaleen pysyminen isotermisenä, niin että mainittu taipuma tulee vältetyksi. Tämä tunnettu rakenne aiheuttaa halutun 35 tuloksen takaamiseksi suuret valmistuskustannukset ja vaatii monimutkaisia säätölaitteita.

2 98233

Sama ongelma on kuvattu julkaisussa US-PS-3 800 357; siinä on ongelman ratkaisemiseksi tehty kaavinpalkin poikkileikkauksen suhteen seuraavaa: Joustava kannatusvarsi kannattaa kaavinte-rän toista päätä ja se on toisesta päästään kiinnitetty kaa-5 vinpalkin toiseen päähän; kaavinpalkin poikkileikkaus on pi-saramainen; so. se on hitsattu yhteen kahdesta kuperaksi taivutetusta pitkittäisseinämästä, joiden kaarevuussäde on suurempi kuin niiden leveys. Pitkin toista hitsaussaumaa on tehty teräväkulmainen reunus, joka kulkee suhteellisen pienellä 10 etäisyydellä kaavinterästä. Täten saavutetaan se, että kaa-vinpalkki ottaa perinteistä palkkirakennetta vähemmän osaa palkin termiseen taipumiseen. Täten ei kuitenkaan vieläkään saavuteta täysin yhtenäistä viivamaista voimaa kaavinterän ja valssin välille, koska syytä (nimittäin lämpötilasta johtuvaa 15 palkin taipumaa) ei ole poistettu.

Vielä julkaisemattomassa käyttölaiteilmoituksessa G 91 13 542.7 (asiakirja: P 4 887) ehdotetaan kaavinpalkin pitkänomaisen onton kappaleen valmistamista kuitua olevasta ai-20 neesta, jonka lämpölaajenemiskerroin kuitujen ns. pääorien-toimissuunnassa on lähellä nollaa ja jolloin kuitujen pää-orientoimissuunta kulkee suunnilleen kavinpalkin pituusak- . selin suuntaisesti. Ontto kappale valmistetaan ensisijaises ti hiilikuituvahvisteisesta muovista. Näillä toimenpiteillä ’· 25 voidaan ontto kappale julkaisun US-PS-3 134 126 tavoin pitää '·' ' yksinkertaisella tavalla taipumattomana myös silloin, kun sen seinämät saavat käytön aikana erilaiset lämpötilat. Samalla saadaan tunnetusti teräkseen verrattuna pienempi paino ja suhteellisen suuri jäykkyys, so. samoilla mitoilla pie- ; ;*· 30 nempi omasta painosta aiheutuva taipuma.

• « · • · * • · • · · Edellä mainitussa käyttölaiteilmoituksessa on ongelmallista • ’ kuitenkin onton kappaleen pitkittäisseinämien tavanomainen muotoilu tasaisiksi seinämiksi. Kuitujen pääasiallisen pi-35 tuussuuntaisen orientoinnin seurauksena on onton kappaleen .‘: jäykkyys ympäryssuunnassa suhteellisen pieni. Täten on ta saisilla levyillä varmuus värähtelyjä (ns. tasovärähtelyä) ja/tai lommahdusta vastaan riittämätön. Sitä paitsi altistu- 98233 3 vat pitkittäisseinämät esim. kaavinpalkin kuljetuksen tai asennuksen aikana mekaanisille iskukuormitukeille.

Tämän vuoksi on esillä olevan keksinnön tehtävänä muotoilla 5 aivan yleisesti kannatinpalkki, jonka pääosa (ontto kappale) on valmistettu yhteenliitetystä kuituaineesta siten, että onton kappaleen pitkittäisseinämät - huolimatta niiden pääasiassa pituusakselin suuntaisesti kulkevista kuitujen ori-entointisuunnista - ovat riittävän jäykät, niin että saavuit) tetaan erityisesti riittävä nurjahduslujuus. Tehtävänasettelun seuraava osa koostuu siitä, että kannatuspalkin tunnettu, pääasiassa laatikkomainen muoto (joka on poikkileikkaukseltaan etupäässä kolmikulmainen) säilytetään mahdollisimman pitkälti johtuen sen tunnetusti suuresta taivutus- ja kier-15 tolujuudesta.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan antamalla kanna-tinpalkille patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa määritellyt tunnusmerkit. Pitkänomaisella ontolla kapppaleella on 20 siis - poikkileikkauksena katsottuna - hieman kuperasti taivutetut pitkittäisseinämät, jotka on liitetty toisiinsa yksinomaan kuperasti pyöristetyillä ylimenovyöhykkeillä (siis välttäen kulloinkin teräviä kulmia). Tällöin saavutetaan : . seuraavat edut: Pitkittäisseinämät saavat - suhteellisen ; .·. 25 pienestä seinämäpaksuudesta huolimatta - ympärys suunnassa ’ V suuren taivutuslujuuden. Siten ne ovat erinomaisen tunnotto- * t '*! mia värähtelyille ja mekaanisille iskukuormituksille. Pit- • · · *** ; kittäisseinämät omaavat erityisesti suuren nurjahduslujuu- • · den. Kaikki tämä pätee huolimatta onton kappaleen valmista- • « * ' 30 misesta yhteenliitetystä kuituaineesta, jonka kuitujen pää-orientointisuunta on pituussuuntainen.

• « · • · ·

Keksinnön erään tärkeän edelleenkehittelyajatuksen mukaisesti ei kannatinpalkin pitkänomainen ontto kappale enää, kuten , 35 ennen (katso esim. julkaisua US-PS-3 134 126 tai US-PS- 4 789 432), ole oleellisesti yksikappaleinen rakenneosa, mu-: ·' : kaan lukien siihen muotoiltu ja työelementtiä, kuten esim.

•: ; kaavinterää kannattava laippamainen lista. Tämän asemesta 4 98233 muotoillaan tämä lista (tai mahdollisesti useampia listoja) parhaiten ontosta kappaleesta erilliseksi rakenneosaksi, kuten julkaisusta US-PS-3 800 357 on sinänsä tunnettua. Näin onton kappaleen valmistus yhteenliitetystä kuituaineesta -5 myöskin ilman listaa - helpottuu oleellisesti, erityisesti silloin, kun onton kappaleen on omattava suuri (suuruusluokkaa 10 m oleva) pituus. Erillisesti valmistettava lista (tai listat) kiinnitetään sitten onttoon kappaleeseen sopivalla liitoselementillä. Tästä poiketen on myös mahdollista valio mistaa ontto kappale ja lista yhteenliitetystä kuituaineesta yhdessä yksikappaleiseksi rakenneosaksi.

Keksinnön kaikissa näissä suoritusmuodoissa voi pitkänomaisella ontolla kappaleella olla oleellisesti monikulmainen, 15 siis esimerkiksi kolmi- tai nelikulmainen poikkileikkaus. Näissä tapauksissa on siis olemassa esimerkiksi kolme tai neljä hieman kuperasti taivutettua pitkittäisseinämää. Mahdollinen on myös soikea poikkileikkaus, niin että olemassa on vain kaksi hieman kuperaksi taivutettua pitkittäisseinä-20 mää, jotka on (kuten muissakin suoritusmuodoissa) liitetty toisiinsa kuperasti pyöristetyillä ylimenovyöhykkeillä.

Kun mainittu lista (tai listat) valmistetaan kannatuspalkin ontosta kappaleesta riippumattomasti, on listan (tai listo-25 jen) liittämiseksi onttoon kappaleeseen olemassa erilaisia mahdollisuuksia: Jos lista valmistetaan esim. metallisesta rakenneaineesta, on huolehdittava siitä, että lista voi läm-pötilavaihteluissa laajeta tai vetäytyä kokoon pituussuunas-sa onton kappaleen suhteen. Se on myös varustettava listan : 30 tällaisen pitkittäisliikkeen sallivilla kiinnityselementeil- • « · ;‘j' lä. Sama pätee, kun on olemassa useampia tällaisia listoja.

• · • · • » • * Keksinnön erään seuraavan ajatuksen mukaisesti suoritetaan listan (tai listojen) erillinen valmistus jälleen yhteenlii-35 tetystä kuituaineesta. Tällöin voidaan kuituosan kuitujen pääorientointisuunta valita siten, että pituussuuntainen lämpölaajeneminen on - samoin kuin ontolla kappaleella - lähellä arvoa nolla. Toisin sanoen huolehditaan siitä, että 98233 5 listan (listojen) lampolaajenema on mahdollisimman samanlainen onton kappaleen kanssa. Viimeksi mainittu on hyvin toteutettavissa siten, että sekä listan että myös onton kappaleen kuituaineena käytetään hiili- tai grafiittikuituja.

5 Myös työelementti (esim. kaavinterä) ja/tai työelementin pidin rakennetaan siten, että joko sen pituussuuntainen läm-pölaajenema listan kanssa on sama, tai valitaan sellainen kiinnitys, joka sallii työelementin ja/tai pitimen pitkit-täisliikkeen suhteessa listaan.

10

Keksinnön mukaiset osat voidaan valmistaa ammattimiehelle tekniikan nykytasosta tutuilla menetelmillä, kuten käämintä-tekniikalla (filament winding) tai esituoteratojen kerros-tustekniikalla, esimerkiksi putkikappaleen jälkikäteen ta-15 pahtuvalla muovihartsilla kyllästämisellä tai pinnoittamisella ja sitä seuraavalla kovettamisella ja mahdollisesti lämpöä ja painetta käyttämällä.

Keksinnön muut kehitysmuodot ovat muiden patenttivaatimusten 20 kohteina; niitä selitetään jäljempänä piirustuksellisesti esitettyjen rakenne-esimerkkien yhteydessä.

. .·. Kuvio 1 kuvaa kaavinta, osittain sivukuvana, osittain leik kauksena.

Kuvio 2 on osittainen pitkittäisleikkaus pitkin kuvion 1 ; *· 25 viivaa II-II.

Kuviot 3, 4 ja 5 esittävät kaaviollisesti kuvioista 1 ja 2 poikkeavaa toista kaavinta.

Kuvio 1 kuvaa ns. poistokaavinta, jonka terä 1 nojaa vasten : : 30 pyörimissuunnaltaan P:llä merkityn kuivaussylinterin 2 uiko- « · ♦ ;'f vaippaa. Poistokaavin toimii kuivaussylinterin 2 vaipan pin- ' · nan puhdistajana ja mahdollisesti kaavinterään 1 saakka tu- ♦ » • * levän paperiradan poistajana. Kaavinterä 1 on kiinnitetty kokonaisuudessa numerolla 3 merkityllä pidätin- ja kääntö-35 laitteella määrättyyn kulmaan taivutettuun listaan 4. Lista 4 on puolestaan kiinnitetty ruuveilla 5 kokonaisuudessaan numerolla 6 merkittyyn onttoon kappaleeseen. Jäykistämistä varten on laitettu lisälista 7, joka on ruuvattu kiinni yh- 6 98233 täältä taivutettuun listaan 4 ja toisaalta myös onttoon kappaleeseen 6. Ontto kappale ja listat 4 ja 7 muodostavat yhdessä kaavinterän 1 {tai jollekin muulle pitkänomaisen työ-elementin) ja siihen kuuluvien pidätin- ja kääntölaitteiden 5 kannatuspalkin.

Kaikki tähän mennessä mainitut rakenneosat ovat esimerkiksi paperikoneen osia; ne kaikki ulottuvat pitkittäissuuntaises-ti kohtisuoraan vasten ns. konesuuntaa (kohtisuoraan vasten 10 piirroksen 1 tasoa). Ontto kappale 6 on poikkileikkaukseltaan karkeasti ottaen kolmion muotoinen; siinä on siten kolme pitkittäisseinämää 6a, 6b ja 6c, jotka myös kulkevat koneen poikkisuuntaan ja voivat käytön aikana joutua erilaisiin lämpötiloihini. Sen vuoksi ne on valmistettu yhteenlii-15 tetystä kuituaineesta, jossa kuitujen pääorientointisuunta kulkee ainakin lähes pituussuuntaisesti, siis myös kohtisuoraan konesuuntaa vasten. Tähän on kuviossa 2 viitattu kirjaimella F.

20 Pitkittäisseinämät 6a, 6b ja 6c on taivutettu hieman kuperiksi ja ne muodostavat yhdessä kuperiksi pyöristettyjen ylimenovyöhykkeiden 6d, 6e ja 6f kanssa yksikappaleisen pitkänomaisen rakennekappaleen, nimittäin jo mainitun onton kappaleen 6.

: / 25

Kuviossa 1 kuvatussa rakenne-esimerkissä on kaikilla pitkit- täisseinämillä sama leveys a. Tämä helpottaa onton kappaleen 6 valmistusta. Tästä voidaan kuitenkin tarpeen vaatiessa poiketa. Jokaisen pitkittäisseinämän (esim. 6a) kaarevuussä- : 30 de K on oleellisesti suurempi kuin sen leveys a. Kaarevuus- •« ' :*· säde K valitaan yleensä siten, että ns. ylikorkeus h on suu- * ruusluokkaa yksi sadasosa leveydestä a. Myös onton kappaleen • · 6 seinämän paksuus s on samaa suuruusluokkaa (1-2 sadasosaa leveydestä a). Ylimenovyöhykkeiden 6d, 6e ja 6f kaare-35 vuussäde R on suunnilleen l/10:sosa leveydestä a.

Kaavinterän 1 pidätin- ja kallistuslaitetta kannattavat listat 4 ja 7 on myös valmistettu yhteenliitetystä kuituainees- 98233 7 ta, ja niillä on pituussuuntaisen (siis koneen poikkisuun-taisen) lämpölaajeneman suhteen samat ominaisuudet kuin ontolla kappaleella 6.

5 Onton kappaleen 6 kumpaankin päähän on laitettu ns. palkin kansi 9. Sen ulkomuoto on sovitettu pitkittäisseinämien 6a, 6b ja 6c kuperaan kaarevuuteen, niin että se voidaan ruuvata kiinni onttoon kappaleeseen 6. Palkin kummassakin kannessa, joista on näkyvissä vain toinen, on kiinnihitsattu pituus -10 suuntaisesti kulkeva laakeritappi 8. Laakeritappi 8 toimii tunnetulla tavalla kaapimen tukijana kiinteissä, kuviosta pois jätetyissä laakerereissa. Jos on tarpeen, voidaan kaavinta kääntää laakereiden varassa.

15 Kuvion 3 mukaisessa rakenne-esimerkissä on jälleen kaavin-veitsi 1, pidätin- ja kääntölaite 3, edelleen listat 4' ja 7', sekä ontto kappale 6'. Oleellinen ero kuvioon 1 nähden on se, että onton kappalen 6' poikkileikkaus on suunnilleen soikea.

: . 20 ; Kuvion 4 mukaisessa rakenne-esimerkissä on ontto kappale 6'', . ,·. jolla tässä on karkeasti ottaen nelikulmainen poikkileikkaus : · ja joka on jälleen valmistettu yhteenliitetyistä kuituaineis- V ta. Onton kappaleen 6'' liittämiseksi kaavinveitsen 1 pidä- ; / 25 tin- ja kääntölaitteeseen 3 on se jälleen varustettu kahdella listalla 4'' ja 7''. Ne on kuviosta 1 poiketen valmistettu teräksestä. Sen vuoksi niitä ei ole ruuvattu kiinni onttoon kappaleeseen 6'', vaan ne on varustettu puristuselementeillä 10, jotka puolestaan on ruuvattu kiinni onttoon kappaleeseen : .·* 30 6'' ja jotka sallivat listojen 4'' ja Τ' pitkittäislaajene- misen suhteessa onttoon kappaleeseen 6'' * f · · « · • ♦ * * Kuvio 5 kuvaa rakennemuotoa, jossa ontto kappale 6A ja lista 4A muodostavat yhdessä yksikappaleisen, yhteenliitetystä 35 kuituaineesta valmistetun rakenneosan. Jos on tarpeen, listan 4A sisään upotetaan vahvistuselementti 11. Onton kappaleen 6A pitkittäisseinämillä on kuviossa 5 (kuviosta 1 poiketen) erilaiset leveydet.

Claims (13)

1. Ainakin yhden pitkänomaisen työelementin, erityisesti kaavinveitsen (1), kannatuspalkki, joka on tarkoitettu käytettäväksi kuituaineratojen, esim. paperiratojen valmistukseen 5 tai työstöön toimimaan erityisesti yhdessä kuivaussylinterin (2) tai valssin vaippapinnan kanssa, ja joka kannatinpalkki käsittää pitkänomaisen onton kappaleen (6), jossa on ainakin kaksi kuperasti taivutettua pitkittäisseinämää (6a, 6b, 6c), jolloin kunkin pitkittäisseinämän (6a, 6b, 6c) kaarevuussäde 10 (K) on suurempi kuin sen leveys, tunnettu siitä, että ontto kappale on valmistettu yhteenliitetystä ("compound"-) kuituaineesta, jonka pääorientointisuunta (F) kulkee oleellisesti onton kappaleen pituussuunnassa; ja että onton kappaleen pit-kittäisseinämät (6a, 6b, 6c) on liitetty toisiinsa kuperasti 15 kaartuvien ylimenovyöhykkeiden (6d, 6e, 6f) kautta, jolloin kunkin ylimenovyöhykkeen (6d, 6e, 6f) kaarevuussäde on pienempi kuin viereisen pitkittäisseinämän leveys (a).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kannatuspalkki, jossa on • 20 ainakin yksi työelementtiä (1) kannattava lista (4), tunnet- : tu siitä, että ontto kappale (6) ja lista (4) on sinänsä . .·. tunnetusti tehty erillisiksi rakenneosiksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kannatuspalkki, ; / 25 tunnettu siitä, että onton kappaleen (6) poikkileikkaus on likipitäen kolmiomainen.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kannatuspalkki, tunnettu siitä, että kolmen pitkittäisseinämän (6a, 6b, 6c) leveys on : ?* 30 oleellisesti sama.

·» ·* • · » ..* * 5. Patenttivaatimuksen l tai 2 mukainen kannatuspalkki, • « \.* tunnettu siitä, että onton kappaleen (6') poikkileikkauksen muoto on oleellisesti soikea. 35

6. Jonkin patenttivaatimuksista 2-5 mukainen kannatus-palkki, tunnettu siitä, että työelementtiä (1) kannattava lista (4) on valmistettu yhteenliitetystä ("compound"-) kuituaineesta siten, että listan (4) pituussuuntainen lämpölaa- 98233 9 jenema on ainakin lähes sama kuin onton kappaleen (6) pituussuuntainen 1ämpölaajenema.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 2 - 5 mukainen kannatus-5 palkki, tunnettu siitä, että työelementtiä (1) kannattava lista (4'') on kiinnitetty onttoon kappaleeseen (6'') puris-tuselementeillä (10), jotka sallivat listan pituussuuntaisen lämpölaajeneman onton kappaleen suhteen.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen kannatus- palkki, tunnettu siitä, että onton kappaleen kumpaankin päähän on sen sisään sijoitettu niin sanottu palkinkansi (9), jossa on laakerointielementti (esim. tappi 8).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kannatuspalkki, tunnettu siitä, että palkin kansi (9) on kosketuksessa vain kuperasti kaartuvien pitkittäisseinämien (6a, 6b, 6c) kanssa.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen kannatuspalkki, 20 tunnettu siitä, että palkin kansi (9) ja siihen mahdollisesti kuuluva tappi (8) on valmistettu aineesta, jonka kimmomoduuli on suurempi kuin onton kappaleen (6) kimmomoduuli.

11. Jonkin patenttivaatimuksista 2-10 mukainen kannatus-25 palkki, tunnettu siitä, että yksittäistä työelementtiä (1) varten on sovitettu useampia, edullisesti kaksi listaa (4, 7), jotka on ristikkoliitoksen tavoin liitetty yhtäältä onttoon kappaleeseen (6) ja toisaalta keskenään. rj* 30

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kannatuspalkki, jossa on ainakin yksi työelementtiä (1) kannattava lista (4A) , tun-nettu siitä, että ontto kappale (6A) ja lista (4A) muodos- « · ·,/ tavat yhtä kappaletta olevan, yhteenliitetystä ("compound"-) kuituaineesta valmistetun rakenneosan. 35

13. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mukainen kannatus-palkki, tunnettu siitä, että ainakin yksi kannatuspalkin muodostava osa sisältää kuituvahvistettua muovikappaletta vahvistavina kuituina hiili- tai grafiittikuituja. 10 98233