FI99284C - Paperikoneen kuivatusosa - Google Patents

Description

5 99284

Paperikoneen kuivatusosa Torkningsparti i en pappersmaskin

Keksinnön kohteena on paperikoneen kuivatusosa, joka käsittää kuivatus-moduleja, joissa on johtotelojen ohjaama kuivatusviiralenkki, jotka kuivatusmodulit käsittävät suuriläpimittaisen päällepuhallus- ja/tai läpivirtauslcuivatussylinterin, joka on sijoitettu kuivatusviiralenkin 10 sisälle, ja jonka päällepuhallus- ja/tai läpivirtauskuivatussylinterin ulkovaippa on varustettu urituksella ja/tai se on kuivatuskaasua läpäisevä ja jonka ulkovaipan kuivatusviiran sivuamissektorille on järjestetty kuivatushuuva, jonka sisällä on kuivattavan rainan ulkopinnan tuntumassa suutinkenttä tai vastaava, jonka kautta on kohdistettavissa 15 kuivatuskaasusuihkusto kuivattavan rainan vapaata ulkopintaa vasten.

Ennestään tunnetusti paperikoneen monisylinterikuivattimissa käytetään kaksiviiravientiä ja/tai yksiviiravientiä. Kaksiviiraviennissä kuiva-tussylinteriryhmissä on kaksi viiraa, jotka painavat rainaa toinen ylä-20 puolisesti ja toinen alapuolisesti kuumennettuja sylinteripintoja vasten. Kuivatussylinteririvien, yleensä vaakarivien, välillä rainalla on vapaat ja tukemattomat vedot, jotka ovat alttiina lepatukselle, mikä saattaa aiheuttaa ratakatkoja, etenkin kun raina on vielä suhteellisen kosteaa ja sen johdosta heikkoa. Tämän vuoksi viimeaikoina on ruvettu : ’ : 25 yhä enenevässä määrin käyttämään mainittua yksiviiravientiä, jossa kussakin kuivatussylinteriryhmässä on vain yksi kuivatusviira, jonka Ϊ*. kannatuksessa raina kulkee koko ryhmän läpi siten, että kuivatusviira e painaa rainaa kuivatussylintereillä kuumennettuja sylinteripintoja • · vasten ja kuivatussylinterien välisillä kääntösylintereillä tai tee II! 30 -teloilla raina Jää ulkokaarteen puolelle. Täten yksiviiraviennissä • · · * kuivatussylinterit ovat viirasilmukan ulkopuolella ja kääntösylInterit tai -telat sen sisäpuolella.

• · · • · · e · · e e e ·,· Ennestään tunnetuissa ns. normaaleissa yksiviiravientiryhmissä kuumen- ,·;·. 35 netut kuivatussylinterit ovat ylärivissä ja kääntösylinterit ovat ala- • · * o·, riveissä, jotka rivit ovat yleensä vaakasuoria ja keskenään yhdensuun- 4 « *!’ talsia. Hakijan FI-patentlssa 54627 (vast. US-pat. 4202113) on esitetty « « « ·...· sijoitettavaksi peräkkäin edellä mainittuja normaaleja yksiviiraryhmiä • « < < 2 99284 ja ns. käännettyjä ykslviiraryhmiä, joissa kuumennetut kuivatussylinte-rit ovat alarivissä ja kääntöimusylinterit tai -telat ylärivissä pääasiallisena tarkoituksena kuivattaa rainaa symmetrisesti molemmilta puoliltaan. Myös Beloit Corp. on esittänyt eräitä ehdotuksia normaaleja 5 ja käännettyjä sylinteriryhmiä käsittäväksi kuivatusosaksi, minkä osalta viitataan kv. hakemusjulkaisuihin VO 88/06204 ja VO 88/06205. Kun seuraavassa käytetään termejä "normaali (kuivatus)ryhmä" ja "käännetty (kuivatus)ryhmä", tarkoitetaan nimenomaan edellä mainitun kaltaisia monisylinterikuivattimien yksiviiravientiryhmiä.

10 Käännettyjä ja normaaleja kuivatusryhmiä käsittävissä kuivatusosissa on ilmennyt erilaisia ongelmia, joihin esillä olevan keksinnön on tarkoitus esittää uusia tehokkaita ratkaisuja. Näitä ongelmia on ilmennyt kuivatusosan ajettavuudessa ja rainan päänviennissä, eri viirojen no-15 peuseroista aiheutuvia ongelmia, hylynpoiston ongelmia etenkin käännetyissä ryhmissä. Nämä ongelmat pyrkivät yleensä pahenemaan paperikoneen nopeuksien kasvaessa.

Edellä mainituissa käännetyissä kuivatusryhmissä on ongelmana katkojen 20 sattuessa eteen tuleva hylynpoisto, sillä käännetyt ryhmät eivät ole painovoimaisesti itsepuhdistuvia.

. Edellä mainitut ja eräät muut ongelmat edelleen korostuvat, jos yksi- • *’ viiraryhmissä käytetään ennestään tunnettuja pieniläpimittaisia, sisä- • ·' 25 puolisella imulaatikolla varustettuja varsinaisia imuteloja. Tämän a e : ·* ongelman poistamiseksi on ollut joissakin koneissa jopa pakko avata • · • joitakin ryhmävälejä sekä laskea alipainetasoa imuteloissa.

e e · f*;*; Paperin käyristymistaipumukseen vaikutetaan ennestään tunnetusti jo 30 rainauksen yhteydessä, varsinkin arkinmuodostusvaiheessa (esim. hakijan . .·. Sym-Former™) huulisuihkun ja viiran nopeuseron valinnalla sekä muilla • e · ajoparametreilla. Ennestään tunnetusti esim. kopiopaperilla kuivatuksen « · · *. toispuoleisuudella jälkikuivatusosalla säädetään arkkiin sopiva alku- ·.· · käyryys, jotta paperin käyristymä yksi- ja kakslpuoleisen kopioinnin t : 35 Jälkeen saataisiin optimoitua. Kopiopaperilla käyristymän reaktilvisuu- teen, eli siihen kuinka paljon käyristymistä tulee kosteudenmuutosyk- • · • · « • · · • « 99284 3 sikköä kohti, vaikutetaan enemmänkin paperin kerroksellisella rakenteella, joka syntyy ralnauksen yhteydessä märässä päässä.

Keksintöön liittyvä viimeaikaisin tekniikan taso nopeakäyntisissä pape-5 rikoneissa, etenkin hienopaperikoneissa, on perustunut kulvatusosiin, joissa vallitsee sen pituuden suurimmalla osalla yksiviiravienti ja paperin käyristymistaipumuksen hallitsemiseksi on käytännössä aina käytetty myös käännettyä ryhmää, jotta kuivatus saataisiin z-suunnassa riittävän symmetriseksi. Kuten edellä on käynyt ilmi, aiheutuu kään-10 netystä ryhmästä kuitenkin koneen ajettavuuden ja kokonaishyötysuhteen ja paperikoneinvestoinnin kannattavuuden suhteen selviä haittoja. Esillä olevan keksinnön päätarkoituksena onkin lähestyä näitä ongelmia uudesta näkökulmasta ja esittää niihin uusia totunnaisten ajatuskulkujen vastaisia ratkaisuja.

15

Paperikoneiden suurimmat ratanopeudet ovat nykyisin jo luokkaa 25 m/s, mutta ennen pitkää tullaan ottamaan käyttöön nopeusalue 25-40 m/s.

Tällöin paperikoneen ajettavuuden pullonkaulaksi tulee muodostumaan kuivatusosa, jonka pituus ennestään tunnettua monisylinterikuivattimia 20 käyttäen tulisi lisäksi sietämättömän pitkäksi. Jos ajatellaan, että nykyistä monisylinterlkuivatinta käytettäisiin ratanopeudella 40 m/s, siinä olisi n. 70 kpl kuivatussylinterejä ja sen kone suun täinen pituus tulisi olemaan - 180 m. Tällöin kuivattimessa olisi n. 20 eri viiraryh- : ·' mää ja vastaava määrä ryhmävälivientejä. On oletettavaa, että nopeus- t .* 25 alueella 30-40 m/s normaalien ennestään tunnettujen monisylinteri- • · • *-* kuivattimien ajettavuus ei olisi enää lähelläkään tyydyttävää, vaan • · • ratakatkoja ilmenisi runsaasti, mikä alentaisi paperikoneen hyötysuh- l detta.

» · · • # · • · * • e · 30 Nopeusalueella 30-40 m/s ja sitä ylittävillä nopeuksilla ennestään . .·. tunnetut monisylinterikuivattimet tulisivat myös epätaloudellisiksi, • · ♦ • · · ... koska ylipitkän paperikonesalin investointikustannukset muodostuisivat kohtuuttoman suuriksi. Paperikonesalin voidaan arvioida nykyisin maksa- V · van tyypillisesti noin 1 Mmk/konesuuntainen metri.

i‘”: 35 • » * • · 4 99284

Esillä olevaan keksintöön lähiten liittyvän tekniikan tason osalta viitataan hakijan FI-patenttihakemukseen 931263, jätetty 22.03.1993.

Em. FI-hakemusta vastaa EP-hakemus 0620313 A2 ja US-patentti 5495678. Em. hakemuksissa ja patentissa (myöhemmin kuivatuspatentti) on esitetty 5 kuivatusmenetelmä, jossa paperiraina on kuivatusviiran tukemana ilman rainan olennaisen pitkiä avoimia vetoja sen kuivattavana olevan osuuden pituudella.

Kuivatuspatentissa on esitetty kuivatusosan kuivatusmoduli, joka on 10 tarkoitettu etenkin suurinopeuksisten paperikoneiden kulvatusosiin, jossa kuivatusmodulissa on johtotelojen, kuivatussylinterien ja kääntö-imutelan ohjaama kuivatusviiralenkki. Tässä kuivatusmodulissa on pidetty uutena sitä, että kuivatusmoduli käsittää suuriläpimittaisen Dx päällepuhallus- ja/tai läpivirtauskuivatussylinterin, jonka halkaisija 15 Dj > 2 m ja joka sylinteri on sijoitettu kuivatusviiralenkin sisälle, että mainitun päälle/läpivirtauskuivatussylinterin tuntumaan sen molemmin puolin on sijoitettu sileäpintaiset kuumennetut kontaktikuivatus-sylinterit, joiden läpimitta D2 < Di ja jotka kontaktikuivatussylinterit on sijoitettu saman kuivatusviiralenkin ulkopuolelle, että rainan kul-20 kusuunnassa ennen ja/tai jälkeen mainittua kontaktikuivatussylinteriä on saman kuivatusviiralenkin sisäpuolelle sijoitettu kääntöimutela tai -telat, jonka/joiden halkaisija D3 < D2, että mainitut kuivatussylinte-rit ja kääntöimutelat on sijoitettu keskenään niin, että niillä rainan • ·' ja kuivatusviiran sivuamissektorit a > 180°, b > 180° ja mainitun pääl- : 25 lepuhallus- ja/tai läpivirtauskuivatussylinterin ulkovaippa on varus- • *** tettu urituksella ja/tai on kuivatuskaasua läpäisevä ja jonka vaipan • · • sivuamissektorille a on järjestetty kuivatushuuva, jonka sisällä on I kuivattavan rainan ulkopinnan tuntumassa suutinkenttä, jonka kautta on • e · ;*·*; kohdistettavissa suurella nopeudella kuivatuskaasusuihkusto kuivattavan t 30 rainan vapaata ulkopintaa vasten mainitun sektorin a olennaisella . ,·. alueella.

• e * • e s • e ·

Lisäksi kuivatuspatentissa esitetään useita erilaisia menetelmän sovel-lusmuotoja Ja em. kuivatusmoduleista koostettuja kuivatusosia. Kuiva-1 1 35 tuspatentin kuvioissa 3 ja 4 on esitetty sellainen hybridikuivatusosa, jossa käytetään vain yhtä kuivatusmodulia. Kuivatuspatentissa on yleen- • « « 5 99284 sd edellytetty, että käytetään useita peräkkäisiä kulvatusmoduleja tai -modulipareja, jotka ovat siten käännettyjä vierekkäisiin moduleihin tai modulipareihin nähden, että kuivattavan rainan puoli vaihtuu modu-lilta tai moduliparilta seuraavalle modulille tai ooduliparille siir-5 rettäessä.

Kun kuivatuspatentin mukaisesti kyseisten kuivatusmodulien pädllepuhal-lushuuvat sijaitsevat radan alapuolella, tästä on seurauksena se epäkohta, että ratakatkojen aikana paperlhylky pyrkii tarttumaan kuumiin 10 (n. 300°C) suutinkentän pintoihin ja "palamaan'' niihin kiinni niin, että hylynpoisto ja puhdistus on vaikeata. Lisäksi alapuolisten pädllepuhal-lushuuvien järjestäminen avattavaksi puhdistusta ja hylynpoistoa varten on ahtaiden tilojen vuoksi vaikeaa. Yläpuolisilla kuivatusmoduleilla ja niiden pddllepuhallushuuvilla ei niinkään ilmene edellä kosketeltuja 15 ongelmia, koska ne ovat hylynpoiston kannalta pääasiallisesti painovoi-maisesti itsepuhdistuvia.

Esillä olevan keksinnön päätarkoituksena onkin kehittää edelleen kuiva-tuspatentissa esitettyä kuivatuskonseptia niin, että edellä mainitut ja 20 myöhemmin selviävät kehittämistarpeet tulevat tyydytetyiksi ja ilmenneet epäkohdat vältetyiksi.

Kuivatuspatentissa edellytettiin sen keksintöä sovellettavaksi nimenomaan suurinopeuksisilla paperikoneilla, joiden nopeus on luokkaa 25 v s 20-40 m/s. Esillä olevassa keksinnössä on tarkoitus aikaansaada • · • 1·· sellainen kuivatusosa, joka soveltuu myös pienemmille ratanopeuksille j ’ : niin, että ratanopeudet ovat luokkaa v » 10-40 m/s. Em. nopeusalueen t alaosaa sovelletaan etenkin kartonkikoneilla, joiden kuivatusosat myös • · 1 kuuluvat tämän keksinnön piiriin.

30 • Lisäksi keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusia la edullisia so- • · · » • e · ΓΓ. vellusmuotoja kuivatuspatentin konseptiin.

• · · « e '· ' · Kuivatuspatentin sisddnjattöaikoihin alan ammattlplireissä yleensä !1": 35 edellytettiin, että paperirainaa on kuivattava mahdollisimman symmetrl- . sesti molemmilta puoliltaan, jotta rainan käyristymistaipumus voita!- 6 99284 siin ehkäistä. Tämän vuoksi kyseisiä kuivatusmoduleja kuivatuspatentis-sa edellytettiin käytettäväksi rainan molemmin puolin, siis ylä- ja alapuolella vuorotellen, vaikka siitä on seurauksena edellä kosketellut lähinnä hylynpoistoon ja myös päänvientiin liittyvät ongelmat.

5

Esillä oleva keksintö perustuu osaltaan siihen havaintoon, että rainan käyristymistaipumusta voidaan hallita muillakin keinoilla kuin rainan molemmin puolisella symmetrisellä kuivatuksella. Kuten tunnettua, sanomalehtipaperi ei ole erityisen kriittinen käyristymistaipumuksen suh-10 teen. Päällystettyjä paperilaatuja kuten hienopapereita (LWC ja MWC) valmistettaessa paperirataa päällystyksen yhteydessä kostutetaan, jolloin siihen mahdollisesti kuivatuksessa jääneet käyristymistaipumusta aiheuttavat jännitykset relaksoituvat ja päällystyksen yhteydessä käytettävällä jälkikuivatuksella voidaan käyristymistaipumukset riittäväs-15 sä määrin estää. SC-papereilla käyristymistaipumuksia voidaan hallita superkalanteroinnin sopivalla järjestelyllä ja/tai kuivatusosan höyry-laatikoilla. Superkalanteroinnin sopivilla järjestelyillä ja/tai kuivatusosan höyry/kostutuslaatikoilla voidaan tarvittaessa hallita käyris-tymää kaikilla sellaisilla paperilaaduilla, ml. sanomalehti, joiden 20 valmistusprosessissa ei käytetä kostuttavaa jälkikäsittelyprosessia.

« « ·· Niiden keinojen osalta, joilla paperin käyristymistaipumuksia ja niistä johtuvia epäkohtia voidaan hallita käytettäessä pääasiallisesti yksipuolista ja nimenomaan rainan yläpinnan puolelta kohdistettavaa kuiva-25 tusvaikutusta, viitataan hakijan FI-patenttihakemukseen 950434, jätetty 01.02.1995, (vast. EP-hak. 95118232.8 ja vast. US-hak. 08/467,780).

• · : ·· Em. patentti-hakemuksissa esitettyjä kuivatuskutistuman hallintaan tar- • · « *.· 1 koitettuja menetelmiä ja laitteita voidaan synergisesti käyttää hyväksi esillä olevan keksinnönkin yhteydessä.

• · · ... 30

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi e ...: keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että kuivatusosassa • t käytetään useita peräkkäisiä kuivatusmoduleja, jotka on sijoitettu paperiradan juoksun yläpuolelle kohdistamaan kuivatusenergiaa paperi -35 rataan pääasiallisesti sen yläpinnan puolelta ja että kuivatusosan kokonaiskuivatusenergiasta suurin osa, noin 60...100 %, kohdistetaan 7 99284 paperirataan mainituilla kuivatusmoduleilla kuivattavan paperiradan yläpinnan puolelta. Sopivimmin kuivatusosan kokonaiskuivatusenergiasta kohdistetaan mainituilla päällepuhallus/läpivirtauskuivatusmoduleilla rainan yläpinnan puolelta 80...100 %.

5

Keksinnön yhteydessä voidaan käyttää esim. ensimmäisenä ja/tai viimeisenä viiraryhmänä ns. normaalia yksiviiravientiryhmää, Jonka kuiva-tussylinterit ovat ylärivissä ja kääntöimusylinterit alarivissä. Näillä ryhmillä kohdistetaan kuivatusvaikutus rainan alapinnan puolelta, millä 10 osaltaan vähennetään radan käyristymistaipumusta. Kyseisillä yksiviira-vientiryhmillä kuitenkin kokonaiskuivatusenergiasta ralnaan tuodaan vain noin 10...30 %. Mainituista yksiviiravientiryhmlstä kuivatusosan loppupäässä oleva ryhmä voidaan korvata myös esim. yhdellä tai kahdella kaksiviiravientiryhroällä, joissa on kuivatussylinteririvien välillä 15 jopa avoimet vedot, jotka eivät ainakaan paksummilla laaduilla lisää olennaisesti katkoriskiä, koska raina on jo kuivatusosan loppupäässä suhteellisen vahvaa.

Paperiradan kuivatuksen yhteydessä ilmenevän käyristymlstaipumuksen 20 hallinnan kannalta riittävän symmetriseen kuivatukseen päästään keksinnössä osaltaan sen ansiosta, että keksinnössä suurin osa kuivatusvaiku-tuksesta saadaan aikaan nimenomaan päällepuhalluskuivatuksella ja/tal läpivirtauskuivatuksella, jonka/joiden kuivatusvaikutus on rainan 2-suunnassa olennaisesti symmetrisempi tai ainakin vähemmän yksipuoli-25 nen kuin kuumennetuilla kuivatussylintereillä suoritettava kontakti- • · ’ '·♦ kuivatus.

• m • m •

Keksinnössä voidaan soveltaa niitä edullisia rakenneratkaisuja, joita • e · on esitetty em. kuivatuspatentissa, mutta joita ei tässä yhteydessä • « · 30 kaikkia erikseen toisteta. Seuraavassa selostuksessa ei myöskään tois- . teta niitä yksipuolisen kuivatuksen yhteydessä sovellettavia käyristy- • · · *** mistaipumuksen hallintakeinoja, joita on esitetty hakijan em. Fl-pa- • · « tenttihakemuksessa 950434, jossa esitettyjä käyristymlstaipumuksen : hallintakeinoja voidaan hyödyntää myös tämän keksinnön yhteydessä, i'": 35 1 · · • · · • · 8 99284

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovel-lusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole mitenkään ahtaasti rajoitettu.

5

Kuvio 1 esittää kaaviollisena sivukuvana keksinnön mukaisen kuiva-tusosan erästä edullista kokonaiskonseptia.

Kuvio 2 esittää kaaviollisena sivukuvana kahta peräkkäistä keksinnössä 10 sovellettavaa kuivatusmodulia ja sen eri mitoitusparametrejä.

Kuvio 3 esittää kuivatusmodulin tarkempaa toteutusta.

Kuvio 4 esittää kaaviollisesti kuivatusmodulin kytkentää kuivatusener-15 gian syöttölaitteisiin sekä tarpeelliset paine-erot aikaansaaviin ilma-laitteisiin.

Kuvio 5 esittää leikkauksia X-X kuvioissa 3 ja 4.

20 Aluksi selostetaan lähinnä kuvioon 2 viitaten keksinnössä sovelletun kuivatusmodulin 10 rakenne-esimerkki. Kuviossa 2 on esitetty kaksi peräkkäistä kuivatusmodulia 10 x ja 102, joilla on yhteinen kuivatusviira 20x. Jälkimmäisen modulin 102 jälkeen seuraava modulin tai moduliparin * i · '· ·' (ei esitetty) kuivatusviiraa on kuviossa 2 merkitty viitteellä 202.

.' 25 Kuivatusmodul! 10 käsittää suuriläpimittaisen Dx päällepuhallus- ja/tai ·· • *·· läpivirtauskuivatussylinterin 15, josta seuraavassa käytetään nimitystä ä "isosylinter!". Isosylinterin 15 vaippa 16 on läpirei'itetty ja/tai l ulkopinnaltaan uritettu, johon uritukseen 16R (kuvio 5) on vaipan 16 e « · ·*«’< rei'ityksen kautta tai muuten aikaansaatavissa alipaine rainan W pitä- 30 miseksi kuivatusviiran 20 pinnalla kääntösektorilla a. Kuivatusmoduliin . 10 kuuluu isosylinterin 15 tuntumaan sen molemmin puolin sijoitetut • · · ΓΙΙ kontaktikuivatussylinterit 21, joilla on sisäisesti höyrykuumennettu *. sileä ulkopinta 21'. Näistä sylintereistä 21 käytetään myöhemmin nimi- : tystä "kontaktisylinterl", sillä kuivattava raina W tulee kuivatusvii- i : 35 ralla 20x puristetuksi niitä vasten välittömään kontaktiin, kun taas • · · .1. isosylinterin 15 sektorilla a raina W on kuivatusviiran 20 päällä uiko- • · • · « e · · 9 99284 kaarteen puolella. Lisäksi kuivatusmoduliin 10 kuuluu yksi tai useampia kääntö-imusylinterejä tai -teloja 22, joissa on läpirei'itys. Myöhemmin näistä sylintereistä 22 käytetään nimitystä imutela. Mainitut isosylin-terit 15 ja imutelat 22 ovat sopivimmin hakijan FI-patentissa 83680 5 (vast. US-pat. 5,022,163) esitettyjä VAC111-teloja tai vastaavia, joissa on telavaipan läpäisevä rei'itys 16p (kuvio 5), joka avautuu telavaipan ulkopinnan uritukseen 16R. Mainittuihin urituksiin 16R aikaansaadaan alipaine isosylinterin 15 ja imutelan vaipan 16 sisällä vallitsevasta alipaineesta p0 (kuviot 4 ja 5), joka puolestaan saadaan aikaan lso-10 sylinterin 15 ja imutelan 22 akselltapissa olevan imuyhteen 18;38a kautta alipainepumpulla 37;38 (kuviot 3 ja 4). Kuivatusmoduliin 10 kuuluvaa kuivatusviIraa 20;20n ohjaavat johtotelat 25. Viiran 20;20n permeabiliteetti eli ilmanläpäisevyys valitaan keksinnön kannalta sopivaksi ja peräkkäisissä eri kuivatusviiroissa 20n voidaan käyttää keske-15 nään erilaista permeabiliteettia sekä viiran 20n konesuuntaista kireyttä.

Modulissa 10 kuivataan ensivaiheessa paperirainaa V painamalla se kui-vatusviiralla 20 sylinteripinnalla 21', jonka halkaisija D2 valitaan 20 sopivimmin alueelta D2 ~ 1500...2400 mm, sektorissa b, jonka suuruus on sopivimmin valittu alueelta b » 180*...2401. Seuraavassa vaiheessa paperirainaa W haihdutuskuivatetaan päälle/läpivirtauskuivatuksella suurinopeuksisillä esim. 20...150 m/s kuivatuskaasusuihkustolia kuiva- • « • · * ‘ . ‘ tusviiran 20 kannatuksessa isosylinterin 15 pinnalla, Jonka halkaisija • 25 valitaan sopivimmin D: » 1500...3600 mm rainan W ollessa ulkokaarteen 1 : *.· puolella sektorissa a » 1601...250* sopivimmin koko sektorin a alueel- :***: la. Tämän jälkeen toistetaan edellä määritelty ensivaihe. Ennen em.

t ensivaihetta ja/tai viimemainitun vaiheen jälkeen kuivattava raina W

»«· t“.‘. ohjataan imutelan 22 imusektorin c yli rainan W ollessa kuivatusviiran 30 20 kannatuksessa ulkokaarteen puolelle. Imusektorin c suuruus valitaan sopivimmin c > 160° ja imutelan 22 halkaisija valitaan sopivimmin • · · D3 < D2. Päällepuhalluskuivatuksessa käytetään sopivimmin kuivatus- • · · « « · *a kaasusuihkuaton nopeusaluetta » 80...130 m/s ja mahdollisessa läpivir- • 1 · : : : tauskuivatuksessa vastaavasti » 20...60 m/s.

Γ·. 35 « · · 10 99284

Edellä mainittujen sylinterien ja telojen 15,21,22 ja 25 halkaisijoita on merkitty vastaavasti D1,D2,D3 ja D*. KuivatusmodulIssa 10 em. halkaisijat valitaan sopivimmin niin, että > D2 > D3 > D*.

5 Kuviossa 1 on esitetty sellainen keksinnön edullisimman sovellusmuodon mukainen hybridikuivatusosa, jossa kuivatusosan alkuosassa on normaali kuivatussyllnteriryhmä Rg, jossa kontaktikuivatussylinterit 21a ovat ylärivissä ja kääntöimutelat 22 alarivissä ja rainanvienti ryhmän Rg läpi tapahtuu kuivatusviiralla 20x yksiviiravientinä. Tämän jälkeen 10 seuraa kahdesta peräkkäisestä keksinnön mukaisesta kuivatusmodulista 103 ja 102 koostuva yhteisellä kuivatusviiralla 202 varustettu keksinnön mukainen vliraryhmä ja sen jälkeen moduleista 103 ja 10* koostuva viira-ryhmä, jossa on viira 203. Tämän Jälkeen seuraa moduleista 10$ ja 106 koostuva vliraryhmä, jolla on kuivatusviira 20*.

15

Viimeisen modulin 106 jälkeen ralna V siirretään kuivatusviiralta 20* suljettuna vientinä C* viimeisen yksiviiravientiryhmän R, kuivatusvii-ralle 205. Viimeisenä ryhmänä Rx on normaali yksiviiravientiryhmä, jossa kontaktikuivatussylinterit 21b ovat ylärivissä ja kääntöimusylInterit 20 22b esim. VAC-telat alarivissä.

Kuvion 1 mukaisesti kuivattava paperiraina Wln, jonka kuiva-ainepitoi-, suus kg s 40...60 %, tuodaan ensimmäiseen ryhmään Rg purlstinosalta t · i • (ei esitetty) ja kuiva-ainepitoisuuteen kx = 90...98 % kuivattu paperi- I 1 : 25 raina Wout viedään rullaimelle tai on-line-jälkikäsittelylaitteelle.

• · ; *· Kuvion 1 mukaisen kuivatusosan kokonaispituus on L » 55 m. Tästä pituu- • e \ desta L ottavat suurimman osan kuivatusmodulit 10^., 10e. Keksinnössä f käytetään useita peräkkäisiä kuivatusmoduleja 10^..10,, ja modulien • · · l**j lukumäärä N valitaan yleensä alueelta N » 2...12, sopivimmin N » 3...8.

9 30 Kuviossa 1 N - 6.

e f · · • * · Y.\ Keksinnön olennaisena piirteenä on se, että käytetään useampaa kuiva- • « * • · « *. tusmodulia 10^..10,,, jotka kaikki sijoitetaan radan W yläpuolelle « · · ··’ · kohdistamaan kuivatusenergia nimenomaan radan U yläpinnan puolelta.

Γ": 35 Tämän pääasiassa yksipuolisen kuivatuksen mahdollisesti aiheuttama radan U käyristymistaipumus ehkäistään muilla edellä selostetuilla e · t · · • · · 11 99284 keinoilla. Mainituilla yksiviiravientiryhmillä Rj ja R2 kuivatusvaikutus kohdistetaan rainan alapinnan puolelta, millä osaltaan vähennetään radan käyristymistaipumusta.

5 Keksinnössä on olennaisena piirteenä myös se, että suurin osa kuiva-tusenergiasta, yleensä 60...90 %, kohdistetaan rataan V sen yläpinnan puolelta. Esim. kuvion 1 mukaisessa konseptissa kuivatusenergiasta noin 80...90 % kohdistetaan kuivatusmoduleilla 10^,. 106 radan W yläpinnan puolelta ja vain 10...20 % radan W alapinnan puolelta yksiviiravienti-10 ryhmillä Ro ja Rt niiden kuumennettujen kontaktikuivatussylinterien 21a ja 21b avulla.

Kuviossa 1 on kuivatusosan runkoa esitetty viitenumerolla 100 ja rungon vaakapalkkia viitenumerolla 101. Kuten kuviosta 1 välittömästi havai-15 taan, saadaan runkorakenteesta yksinkertainen ja selkeä samoin kuin koko kuivatusosan geometriasta niin, että eri komponentit sijaitsevat keskenään samassa vaakatasossa, jolloin huolto· ym. toimenpiteet ovat suhteellisen helposti järjestettävissä.

20 Keksinnössä haihdutuskuivattava raina W on koko pituudellaan kuivatus-viirojen 201...20„ kannattamana ja siirto kuivatusvliralta 20 seuraaval-le 20n+1 tapahtuu täysin suljettuina ryhmävälivienteinä Clt C2, C3 c*·

i · i « I

«* t | ',· 25 Kuviossa 3 on esitetty isosylinterin 15 ympärillä olevan huuvan 11 • *-· rakenne ja kuivatuskaasun kuten ilman tai tulistetun höyryn kierrätys- e a * * : järjestely. Huuva 11 on jaettu väliseinällä 12 kahteen osastoon 10a ja t ·*· 10b. Osastoihin 10a,10b tuodaan kuuma kuivatuskaasu syöttöputkien 31 * e e kautta, joista kuivatusilma jakautuu yhteen 41 kautta suutinkammioon ψ 30 40, jota rajoittaa ulkopuolelta kaareva seinämä 42 ja sisäpuolelta ·' suutinkenttä 43, joka on hyvin pienen välin Δ « 10...60 mm, sopivimmin' e · e IV. Δ - 20...30 mm, päässä kuivatusviiran 20 päällä kulkevan rainan U uiko- e * » « * a pinnasta. Isosylinteri 15 on varustettu läpirei'itetyllä 16p vaipalla « · a 16, jossa on ulkopuolinen uritus 16R, joihin läpirei' itys 16p avautuu j**’; 35 (kuvio 5). Isosylinterin 15 sisäpuoli on yhdistetty sen toisen <tl akselitapin kannattimen 17 yhteydessä olevalla imuyhteellä 18 imu- e · » e » · · 12 99284 putkeen 19, joka on yhdistetty imupumppuun 37 (kuvio 4) alipaineen p0 = 0,5...20 kPa aikaansaamiseksi vaipan 16 uritukseen 16R. Läpi-virtauskuivatuksessa käytetään olennaisesti samanlaista järjestelyä, mutta isosylinterin 15 vaipan avoin pinta-ala on huomattavan suuri, 5 samalla kun telaan rainan U peittävälle sektorille a aikaansaadaan huomattava alipaine p0 » 5...50 kPa.

Keksinnön edullisessa sovellusmuodossa isosylinterin 15 sektorilla a rainaan kohdistetaan paine-ero ΔΡ1( joka painaa kuivattavaa rainaa W 10 kuivatusviiraa 20 vasten rainan W ollessa ulkokaarteen puolella ja pyrkiessä irtoamaan kuivatusviirasta 20 keskipakovoimien vaikutuksesta, jotka voimat ovat verrannolliset termiin 2 ν2·/ΐ>1. Näitä irrottavia voimia ehkäistään paine-erolla öPlf joka vaikuttaa rainan ulkopinnan ja isosylinterin 15 vaipan 16 urituksen 16R välillä. Tämä paine-ero APj^ 15 valitaan yleensä alueelta ΔΡχ - 1...4 kPa. Vastaavassa tarkoituksessa kääntöimutelojen 22 sektorilla c, jolla raina W joutuu ulkokaarteen puolelle, käytetään paine-eroa ΔΡ2, joka valitaan yleensä alueelta ΔΡΖ - 1...4 kPa. Nämä paine-erot APt ja ΔΡ2 aikaansaadaan isosylinterin 15 ja kääntöimutelan 22 sisätilaan 22 sen akselitapin yhteydessä olevan 20 imuyhteen 17,18;38a kautta johdettavalla alipaineella, joka saa aikaan myös seuraavassa selostettavat vuotovirtaukset F1,F2 sektoreiden a ja c ulkopuolella.

Alipaine voidaan tuottaa imutelolhin 22 tai telan pinnalla oleviin 25 uriin myös telan ulkopuolelle rainan V ja viiran 20 peittämättömään • *·· sektoriin sijoitetulla ulkopuolisella imu- tai puhalluslaatikolla (ei ψ ψ j ' \ esitetty), esim. sellaisella, mikä on esitetty patenttijulkaisussa I FI 80491 tai W094/03675.

Mt

«O

f · * • · « 30 Kuten kuvioihin 1, 3 ja 4 on merkitty isosylinterin 15 sektorilla 360°-a .·. siis sillä sektorilla, joka ei ole kuivatusviiran 20 peittämä, tapahtuu • · · .»· sylinterivaipan 16 läpi sylinterin sisätilaan päin vuotovirtaus Flt i « · mutta vaipan 16 läpirei*ityksen 16P kuristuksen siis virtausvastuksen !,· * sopivalla mitoituksella saadaan tämä vuorovirtaus Fx sellaiseksi, ettei • · · ί i 35 se häiritse alipaine-eron ΔΡχ muodostumista riittäväksi urissa 16R.

Vastaava vuotovirtaus tapahtuu myös imutelojen 22 vapaalla sektorilla * · f a · • * a • « « 13 99284 360°-c ja tätä. virtausta on kuvioissa 2, 3 ja 4 merkitty F2:lla. Iso-sylinteri 15 samoin kuin kääntöimutelat 22 voivat olla varustettu myös sisäpuolisilla imulaatikoilla ja tiivistyselementeillä kyseisten vuoto-virtausten minimoimiseksi.

5

Kuviossa 4 on esitetty kaavlollisestl kuivatuskaasujen ja puhallus -ilmojen kiertojärjestelyesimerkki. Huuvan 11 osastoihin 10a ja 10b tuodaan tulovirtaukset Bin tuloilmakanavien 30 kautta. Tulokaasun tila eri osastoihin 10a ja 10b voi olla keskenään erilainen. Tulovirtauksia 10 Bln säädetään säätöpellein 31. Suutinkentästä 43 suurlenergiaiset kuumat kuivatuskaasuvirtaukset kohdistuvat suurella nopeudella - 50...150 m/s rainan V ulkopintaan, millä aikaansaadaan ns. päälle-puhalluskuivatusta eli "impingement"-kuivatusta. Läplvirtauskulvatus-tilanteessa osa kuivatuskaasusta kulkee nuolten Bj suunnassa rainan U, 15 kuivatusviiran 20 ja isosylinterin 15 vaipan 16 isosylinterin 15 sisätilaan, jossa vallitsee pumpun 37 aikaansaama alipaine p0 =* 5...50 kPa. Tätä kuvaa imuputken 19 nuoli Bz. Kuvion 4 mukaisesti puhaltimesta 36 johdetaan nuolten B3 suunnassa ejektiopuhalluslaatikoiden 13 ilmapuhal-lukset, joilla estetään ylipaineen syntyminen sulkeutuviin nippitiloi-20 hin N+. Imutelojen 22 toisessa akselitapissa on imuyhde 38a, jonka kautta nuolten B3 suunnassa johdetaan sylinterien 22 sisätilasta imuvlr->< . taus imupumpun 38 avulla. Täten aikaansaadaan sylinterin 22 reititetyn 16p ja uritetun 16R vaipan 23 ulkopinnalle alipaine, jonka avulla pidetään raina W sylinterin 22 ja kuivatusviiran 20 yhteydessä sen kulkies-25 sa sektoreilla c ulkokaarteen puolella. Lisäksi kuviossa 10 on esitetty • · m ! .* puhaltimella 39 tuotavaksi nuolen B* suunnassa korvausilmavirtaus yhteen ·,·.· 14 kautta huuvan 100 korvausilmaksi.

• M

• « · • · #

Kuviossa 5 on esitetty isosylinterin 15 ja kääntöimutelan 22 vaipan • ·’· 30 16;23 aksiaalisuuntaiset leikkaukset X-X kuvioissa 3 ja 4. Mainitut • · · vaipat 16;23 on varustettu niiden ulkopintaa kiertävällä rengasurituk-• sella 16R, jonka urien syvyyttä on merkitty r0:lla ja urien leveyttä l0:lla sekä urien välisten täyden seinämävahvuuden omaavien vaipan osien • * i leveyttä lj/.llä. Orien 16R pohjiin avautuvat vaipan 16;23 lävistävät « 35 rei'itykset 16p. Reikien halkaisijaa on merkitty ^:llä ja vaipan 16;23 .·. ; täyttä paksuutta rx:llä. Seuraavassa esitetään kuvion 11 mukaisen ura- 14 99284 vaipan eräs edullinen mitoitusesimerkki: r0 « 5 mm, 1Q 1 5 mm.

Ti » 20 mm, li « 15 mm, φ » 4 mm. Rei'ityksen 16P tiheys ja ^:t valitaan sopivimmin niin, että reikäprosenttl urien 16R pohjan koko pinta-alasta on n. 1...10 %, sopivimmin = 1..3 %. Isosylinteri 15 voi olla myös 5 urittamaton, mutta rei'itetty, Jolloin sen vaipan 16 ulkopinnalle avautuvat reiät on senkattu. Avoin pinta-ala voi tällöin olla 5...25 %, sopivimmin n. 10 %.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksin-10 nöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetystä.

e · e e e • 1 • e • · · · e e e e e · e · · e · · e # e e » e e · • e · • · · • e e • · · t · « *»» ♦ · ·

Claims (13)

15 99284

1. Paperikoneen kuivatusosa, joka käsittää kuivatusmoduleja (101...10H), joissa on johtotelojen (25) ohjaama kuivatusviiralenkki (20), jotka 5 kuivatusmodulit (10) käsittävät suuriläpimittaisen (Di) päällepuhallus-ja/tai läpivirtauskuivatussylinterin (15), joka on sijoitettu kuiva-tusviiralenkin (20) sisälle, ja jonka päällepuhallus- ja/tai läpivirtauskuivatussylinterin (15) ulkovaippa (16) on varustettu urituksella (16R) ja/tai se on kuivatuskaasua läpäisevä ja jonka ulkovaipan (16) 10 kuivatusviiran (20) sivuamissektorille (a) on järjestetty kuivatushuuva (11), jonka sisällä on kuivattavan rainan (W) ulkopinnan tuntumassa suutinkenttä (43) tai vastaava, jonka kautta on kohdistettavissa kuiva-tuskaasusuihkusto kuivattavan rainan (W) vapaata ulkopintaa vasten, tunnettu siitä, että kuivatusosassa käytetään useita peräkkäi-15 siä kuivatusmoduleja (10L...10R), jotka on sijoitettu paperiradan (W) juoksun yläpuolelle kohdistamaan kuivatusenergiaa paperirataan (W) pääasiallisesti sen yläpinnan puolelta ja että kuivatusosan kokonais -kuivatusenergiasta suurin osa, noin 60...100 %, kohdistetaan paperi-rataan (W) mainituilla kuivatusmoduleilla (10^..10,,) kuivattavan J‘.‘; 20 paperiradan (W) yläpinnan puolelta. • · « ·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuivatusosa, tunnettu siltä, I että kokonaiskuivatusenergiasta kohdistetaan mainituilla kuivatusmodu- leiliä (101...10H) paperiradan (W) yläpinnan puolelta 80...100 %. I ♦ I v ' 25

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuivatusosa, tunnettu : 1 siitä, että kuivatusosa käsittää N kpl peräkkäisiä kuivatusmoduleitä • · « V : (10^..10,,) ja N valitaan alueelta N - 2...12, sopivimmin N - 4...8. · · »··· ···. 30

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen kuivatusosa, tunnet- *11 t u siitä, että kuivatusosan alkupäässä paperikoneen puristinosan jälkeen on sijoitettu yksi tai useampi, sopivimmin yksi, yksiviiravien-·.'·{ tiryhmä (R0), jonka kontaktikuivatussylinterit (21a) ovat ylärivissä ja kääntöimusylinterit (22a) alarivissä ja joilla kontaktikuivatussylinte-35 reillä (21a) rainaan kohdistetaan kuivatusvalkutus sen alapinnan puo- 16 99284 lelta ja että tämän jälkeen seuraa joukko mainittuja kuivatusmoduleja (10,...10H).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kuivatusosa, tunnet-5 t u siitä, että kuivatusosan loppupäässä mainittujen kuivatusmodulien (101.,.10K) jälkeen on yksi tai useampi, soplvimmin yksi, yksiviiravien-tiryhmä (Rx), jossa kontaktikuivatussylinterit (21b) ovat ylärivissä ja kääntöimusylinterit (22b) alarivissä ja/tai vastaava kaksiviiravienti-ryhmä, jossa on kaksi päällekkäistä riviä kontaktikuivatussylinterejä 10 ja kaksi kuivatusviiraa niin järjestettyinä, että kuivatussylinteri-rivien välillä radalla (W) on vapaat vedot.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kuivatusosa, tunnet-t u siitä, että mainitun päällepuhallus/läpivirtauskuivatussylinterin 15 (15) (halkaisija Dx) tuntumaan sen molemmin puolin on sijoitettu sileä- pintaiset (21') kuumennetut kontaktikuivatussylinterit (21), joiden halkaisija D2 < Dj ja jotka kontaktikuivatussylinterit (21) on sijoitettu saman kuivatusviiralenkin (20) ulkopuolelle, että rainan (W) kulkusuunnassa ennen ja/tai jälkeen mainittua kontaktikuivatussylinteriä 20 (21) on saman kuivatusviiralenkin (20) sisäpuolelle sijoitettu kääntöi- mutela (22) tai -telat, jonka/joiden halkaisija D3 < D2, että mainitut .. . kuivatussylinterit (15,21) ja kääntöimutelat (22) on sijoitettu keske nään niin, että niillä rainan (tf) ja kuivatusviiran (20) sivuamissektorit a > 180°, b > 180°, 25 • e

» « » : 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen kuivatusosa, t u n - e n e t t u siitä, että mainittuna päällepuhallus- ja/tai läpivirtaus- : : : sylinterinä (15) ja/tai kääntöimutelana (22) käytetään uritetulla (16R) ulkovaipalla ja mainittuun uritukseen (16R) aukeavalla läpirei'ityksel- . 30 lä (16p) varustettua sylinteriä, jonka sisätila on yhdistetty sylinte- ·»· rin akselitapin yhteydessä olevalla imuyhteellä (18;38a) alipaineläh- • · · • teeseen (37;38).

* « « *..." 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen kuivatusosa, t u n - .···. 35 n e t t u siitä, että alipaine päällepuhallus- ja/tai läpivirtaus- ♦ « « 17 99284 sylintereille (15) ja/tai kädntöimuteloille (22) on kohdistettu sylinterin tai telan sisäpuolelle järjestetystä tiivistein varustetusta imulaatikosta paperirainan (W) peittämälle sektorille.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen kuivatusosa, tunnet- t u siitä, että mainittujen imutelojen (22) imuvaikutus tuotetaan sen sisäpuolisen alipaineen asemesta tai lisäksi imutelojen (22) ulkopuolisella imu-/puhalluslaatikoilla.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen kuivatusosa, tun nettu siitä, että kaksi tai useampia moduleja (10) on yhdistetty toimivaksi yhteisellä kuivatusviiralenkillä (20) ja että mainittujen modulien (10) välillä käytetään kääntöimutelaa (22), jonka kuivatusvii-raa (20) ja rainaa (W) kääntävä sektori c, jolla raina (W) jää ulko-15 kaarteen puolelle on valittu c > 160° ja että kuivattava paperiraina (W) tuodaan edelliseltä kuivatusviiralta (20n) ja/tai viedään jälkimmäiselle kuivatusviiralle (20n+1) olennaisesti suljettuna vientinä.

11. Jonkin patenttivaatimuksien 1-10 mukainen kuivatusosa, t u n -20 n e t t u siitä, että mainittuja moduleja (105,...10¾) on peräkkäin N - 2-12 kplrtta, sopivimmin 3-8 kplrtta, että ainakin yksi, sopivimmin • · '•m·' kaksi peräkkäistä kuivatusmodulla (ΙΟ^ΙΟ^) on yhdistetty saman kuiva- I tusviiralenkin (20A) yhteyteen niin, että rainan (W) siirto kuivatusvii ralta (20) toiselle on järjestetty olennaisesti suljettuna ryhmäväli-25 vientinä, sopivimmin kääntöimutelasiirtona mainittujen kääntöimutelojen (22) avulla. • · • · • · · « · !_'

· 12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen kuivatusosa, t u n - n e t t u siitä, että yksi tai useampi kuivatusmoduli (10) on varus- M! 30 tettu päällepuhallus- ja/tai läpivirtaushuuvalla (11), joka on jaettu f ‘1’ koneen pituussuunnassa kahteen tai useampaan sektoriin (10a,10b). • m · * * i i

·'· 13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen kuivatusosa, tun nettu siitä, että yksi tai useampi kuivatusmoduli (10) on varus-35 tettu päällepuhallus- ja/tai läpivirtaushuuvalla, joka on jaettu koneen 18 99284 poikkisuunnassa useaan lohkoon kuiva-ainepoikkiprofiilin asetusta tai säätöä varten. • « 4 · · • 1 » «tl • · · • ·· • 4 · • · · • a · • · · : : · · • · · • · · 1, 99284