NO822044L - Vakuumanordning for avvanning av en papirbane. - Google Patents

Description

Vakuumanordning for awanning av en papirhane

Der finnes en flerhet av velkjente avvanningssystemer

som i dag er i bruk i papirfremstillingsindustrien. Et vanlig systera omfatter en Fourdrinier papirmaskin som benytter en flat boksseksjon med en flerhet av flate bokser som er anordnet i serie og forbundet med hverandre ved hjelp av en samletank. I det minste er den siste boks vanligvis kjent som en tørr boks. Ved det kjente system er vakuumstyrean-ordninger forbundet med hver boks i serien av bokser for bi-beholdelse av de ønskede vakuumbetingelser. Ved det sammen-koblede system er der ved samletank som regel behov for et maksimalt vakuumnivå på grunn av trykkfallet over styreen-hetene for den siste flate boks eller bokser som normalt fore-ligger ved det høyeste vakuum. Behovet for dette maksimale vakuumnivå ved samletanken fordrer høye energikrav selv når dette vakuumnivå ikke nødvendigvis kreves for avvanningsformål i systemet. Følgelig ville det i høy grad være ønskelig med et system som reduserer dette energiforbruks-forhold ved papirfremstillingsmaskiner.

Der finnes flere grunntyper av vakuumpumper som brukes for fremskaffelse av det meste effektive vakuumsystem for forskjellige typer av papirfremstillingsmaskiner, f.eks. av den art som er beskrevet ovenfor. Innen papirfremstillingsindustrien er der hovedsakelig benyttet tre hovedtyper av vakuumpumper, nemlig væskeringpumpen, pumpen med positiv forskyvning og sentrif ugalutblåseren., noen ganger betegnet en vifte. Hver type har sine fordeler og ulemper i forhold til en annen, og valget av vakuumpumpe er basert på systemparametre. Det er klart ønskelig å være i stand til å tilrettelegge

bruken av en hvilken som helst av de typer vakuumpumper som er omtalt ovenfor; på en vanlig måte som del av en papirmaskin, f.eks. en Fourdrinier papirmaskin. Videre vil en slik bruk i forbindelse med spesielle deler av maskineriet, f.eks. flatboks-seksjonen, for fremskaffelse av et vakuumstyresystem som skaffer betydelige energibesparelser, for derved å fremskaffe et mer effektivt og rimelig system, være en markert forbedring.

Kostbesparelser fra et energisynspunkt er allerede nylig realisert ved konstruksjonen av systemer som reduserer kraft-forbruket for vakuumpumper til et minimum. Disse utviklinger er inngående beskrevet i US patentsøknader nr. 100.617 innlevert 6. desember 1979 og nr. 100.814 innlevert 6. desember 1979.

Med den ovenfor omtalte bakgrunn for oppfinnelsen i

minne så er det blant de primære hensikter med den foreliggende oppfinnelse å skaffe et enestående vakuumstyresystem for papirfremstillingsmaskineri, spesielt flatboksseksjonen i en fourdrinier-maskin. Hensikten er å bruke en drivanordning med variabel hastighet ved et hvilket som helst antall av tid-ligere kjente vakuumpumper, f.eks. en sentrifugalutblåser eller væskeringvakuumpumpe for styring av vakuumnivået eller luft-strømningskravet ved den siste flatboks eller tørrboks i en fourdrinier-papirmaskin. Systemet utmerker seg ved at der oppnås betydelig reduksjon i behovet for vakuumpumpeenergi ved avvanning av en bane ved flatboksseksjonen i en papirmaskin. Der oppnås markerte resultater i forbindelse med maskiner som fremstiller fler-kvaliteter hvor vakuumpumpe-luftkravene varierer hva angår avvanning av forskjellige kvaliteter.

Det er en hensikt med den foreliggende oppfinnelse å skaffe et nytt aspekt ved vakuumstyring i forbindelse med avvanning av en bane ved den flate boksseksjon i en papirmaskin i likhet med systemer som er beskrevet og anskueliggjort i de ovenfor angitte søknader. Forbedringen ligger i elimineringen av en vakuumstyreenhet på den siste tørre boks eller bokser i en serieanordning av bokser som er innbyrdes forbundet ved hjelp av en samletank i den flate boksseksjon. Vakuumstyreenheten på den siste tørre boks blir byttet ut ved bruken av en drivmekanisme med variabel hastighet for vakuum<p>umpen. Følgelig vil man istedenfor å bruke en vakuumstyreenhet på

den siste boks for styring av det ønskede vakuum justere hastigheten av vakuumpumpen for tilfredsstillelse av behovene. Resultatet er en reduksjon i det maksimale vakuumnivå som er nødvendig ved samletanken på grunn av elimineringen av trykkfallet over styreenheten for den siste flate boks eller

bokser som normalt opererer ved høyeste vakuum. En reduksjon i vakuumnivået ved samletanken fra 381 mmHg til f.eks.

305 mmHg typisk vakuum for den siste flate boks ville kreve 19% mindre drivkraft under bruken av en sentrifugalutblåser og 10% mindre drivkraft under bruken av en væskeringvakuumpumpe. Energibesparelsen ville i mange tilfeller være meget høyere fordi disse tall er basert på perfekt dimensjo-nerte vakuumpumpesysterner hvor luftstrømningskravene ved de flate bokser ikke varierer. F.eks. dersom luftstrømnings-kravene ved de flate bokser ville variere f.eks. 30%, noe som ikke er uvanlig>så ville væskeringvakuumpumpen kunne redusere sin hastighet med 30% og fremdeles bibeholde sitt vakuumnivå. Dette ville redusere vakuumpumpe-drivkreftene med tilnærmet 50% i forhold til en vakuumenhet med konstant hastighet. En 30% reduksjon i luftstrømningen med et sentrifugalutblåsnings-system med variabel hastighet ville spare ytterligere 14% eller tilnærmet 33% totalt. Det maksimale vakuum hos en ut-blåser til forskjell fra en væskering eller en vakuumpumpe med positiv forskyvning blir fremskaffet ved hjelp av hastighet. Derfor kan dennes hastighet ikke reduseres så mye som ved en væskeringpumpe og likevel bibeholde et gitt vakuumnivå. I begge tilfeller enten der benyttes en væskeringpum<p>e eller en sentrifugalutblåser, oppnår man betydelige energibesparelser.

Det er også av betydning at justering av vakuumpumpe-hastigheten for styring av fuktighet som en del av vakuumstyresystemet for avvanning av filter, er en ideell måte å spare energi på. Dette forhold gjør det også gjeldende ved flatboks-seksjonen i papirmaskinen. Modifikasjonen ifølge den foreliggende oppfinnelse kan ligge i bruken av en ytterligere i den tørre sone anordnet flatboks som ville bli brukt til opptak av eventuell overskytende vakuumpumpe-luftkapasitet, i likhet med den idé å øke oppholdstiden for filtavvanning som omtalt i forbindelse med de ovenfor angitte søknader.

I sammendrag er der skaffet et vakuumstyresystem for flatboksseksjonen i en papirfremstillingsmaskin. Systemet innbefatter en flerhet av i serie anordnede bokser som er innbyrdes forbundet ved hjelp av en samletank. Vakuumstyreorganer er forbundet med et forhåndsbestemt antall av bokser for styring og fremskaffelse av ønskede vakuumbetingelser ved boksene. Der er anordnet organer til å føre den bane som skal avvannes, over boksene. Vakuumfremskaffende organer skaffer vakuum ved boksene og tjener til å avvanne banen som føres over disse. Styreorganer er forbundet med i det minste den siste boks og med vakuumpumpen og reagerer på en endring i vakuumnivået eller luftstrømbehovet ved den siste flate boks for tilsvarende å justere hastigheten av vakuumpumpen og oppnå ønsket vakuum ved i det minste den siste boks.

De ovennevnte hensikter samt ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil bli beskrevet i det følgende under henvisning til tegningen. Fig. 1 er et skjematisk riss av vakuumstyresystemet som er innbefattet som del av flatboksseksjonen av en papirfremstillingsmaskin. Fig. 2 er et blokkdiagram av styringen i vakuumstyresystemet i henhold til oppfinnelsen.

Flatboksseksjonen 20 i en papirfremstillingsmaskin, f.eks. en Fourdrinier-maskin, er anskueliggjort skjematisk på fig. 1. Som vist ved hjelp av en pil, føres banen over toppen av flatboksseksjonen 20 fra venstre mot høyre og fra den våte ende av maskinen til den tørre ende under avvanningsprosessen. Slik det fremgår på figuren, finnes der fem flatbokser 21, 22, 23, 24 og 25. Den siste boks 25 er en tørr boks ved enden av seksjonen. Systemet er vist forfra slik at den bane som skal avvannes, føres fra venstre mot høyre over boksene i rekkefølge 21, 22, 23, 24 og 25. Hver av boksene er utført med passende åpninger i den øvre flate for adkomst til banen for uttrekning av væske fra denne. Væsken passerer gjennom en ledning 26 fra boksen 21 til en hul samletank 27. Samletanken 27 er en hul ledning som strekker seg vinkelrett i forhold til ledningen 26 fra boksen 21. En lignende ledning 28 passerer fra boksen 22 inn i samletanken 27. En lignende parallell ledning 29 strekker seg mellom boksen 23 og samletanken 2 7 samtidig som en annen ledning 30 strekker seg fra boksen 24 til samletanken 27 og en ledning 31 strekker seg fra boksen 25 til samletanken 27. Ledningene 26, 28, 29 30 og 31 har åpne bunnender som strekker seg ned i et tetningskar 45. Den åpne ende av hver ledning er plassert under væskeflaten 4 7 i tetningskaret 4 5 for opprettholdelse av vakuumtilstanden i systemet.

Enden av samletanken 27 ved den tørre ende av maskinen er forbundet med ledningen 32. Ledningen 32 strekker seg inn i en separator 33 for vanlig separering av væsken fra luften i vakuumsysternet. Luften passerer deretter gjennom ledningen 34 til en vanlig vakuumpumpe eller sentrifugalutblåser 35 som blåser luften ut ved en utløp 36 på vanlig måte.

Den separerte væske føres fra separatoren 33 gjennom ledningen 4 9 til tetningskaret 45. Oppsamlet separert væske i ledningene 26, 28, 29, 30 og 31 blir også samlet i tetningskaret 4 5 gjennom bunnåpningsenden av hver av ledningene.

En motor 37 med variabel hastighet av vanlig type er forbundet med vakuumpumpen 35 for justering av hastigheten av vakuumpumpen som reaksjon på et signal fra et styrepanel av vanlig oppbygning. Sytrepanelet 38 er forbundet med motoren 37 med variabel hastighet ved hjelp av en elektrisk forbindelse 39 og. på den annen side forbundet med en elektrisk eller pneumatisk vakuumavfølingslinje 40 tilknyttet den siste flatboks 25 i seksjonen 20. En passende i og for seg kjent avfølingsmekanisme 4 3 står i samband med det indre av ledningen 31 i den hensikt å avføle vakuumtilstandene i ledningen 31 og gjennom styrepanelet justere motoren med variabel hastighet og vakuumpumpen tilsvarende.

Passende vakuumstyreenheter 41 kan benyttes på boks-systemer forskjellige fra den siste tørre boks 25.

Under drift mens banen føres over de flate bokser og tilstandene hos banen som blir avvannet, endrer seg, blir vakuumbehovet i ledningen 31 i forbindelse med den tørre boks 25 avfølt ved hjelp av en føler 4 3. Styrepanelet 38 vil da reagere på dette vakuumbehov og foreta en tilsvarende justering av motoren med variabel hastighet for derved å justere hastigheten av vakuumpumpen. Istedenfor å bruke vakuumstyreenheten i den siste boks for styring av det ønskede vakuum, blir hastigheten av vakuumpumpen regulert for tilfredsstillelse av dennes behov. Dette reduserer det maksimale vakuumnivå som er nødvendig ved samletanken 27 på grunn av elimineringen av trykkfallet over styreenheten for den siste flate boks 25 som vanligvis opererer med høyeste vakuum. Reduksjon av vakuumnivået ved samletanken 2 7 krever mindre drivkraft for sentrifugalutblåseren eller for en vakuumpumpe for væskeringtypen. Resultatet er en energibesparelse når systemet er i bruk.

Det elektriske styrepanel 38 virker på følgende måte, slik det fremgår av fig. 2. Vakuumnivået i vakuumavfølingslinjen 40 blir omformet til et svakstrømsignal ved hjelp av en vanlig trykktransduktor 42. Svakstrømsignalet blir forsterket ved hjelp av en signalbearbeidingsforsterker 44 som også kan ha en ikke-lineær forsterkningskarakteristikk dersom det er ønsket. På denne måte kan ikke-lineære luftstrømningskarakteristikker

i virkeligheten lineariseres. Dette tillater stabil styring over et bredere område av luftstrømninger enn det som ville være mulig uten ikke-lineær forsterkning.

Det forsterkede signal overføres til en proporsjonal-styrekrets 4 6 av vanlig konstruksjon. Justeringen av inn-stillingspunktet i denne styrekrets tillater innstilling av det vakuumnivå som skal bibeholdes. Utsignalet fra denne proporsjonal-styrekrets 4 6 blir benyttet som hastighetsstyre-signalet gjennom linjen 39 til drivmotoren 37 med variabel hastighet.

I tillegg til å styre pumpemotorhastigheten under normal drift må styreanordningen også beskytte pumpen og motoren fra unormale tilstander. Kretsen 48 består av grensefølere/ og digitallogikk-porter skaffer riktig og sikker nedkobling under slike omstendigheter. Disse kretser styrer også oppstartingen av systemet. Digitalsignaler fra kretsene blir forbundet direkte til styreinnganger til drivmotoren 37 med variabel hastighet.

For alle deler av den ovenfor beskrevne krets eksisterer der kjente elementer. F.eks. kan der som trykktransduktor 4 2 benyttes en modell DPI5 produsert av Validyne Engineering Corporation i Northridge, California 91324. Modell CD 15

fra det samme selskap ville med hell kunne virke som den elektroniske signalbearbeidingsforsterker 44. Proporsjonal-styrekretsen 46 ville bli tilfredsstillet, f.eks. ved hjelp av modell AP 2162-3106 fra Action Instruments Co., Inc. i

San Diego, California 92133. Et eksempel på en aksepterbar krets for enhetsføleren og styrebryterkretsen 48 er modell AP 1020-3007 fra det nevnte firma Action Instruments Co., Inc.

Der kan også brukes annet konvensjonelt utstyr som

deler av systemet. F.eks. er en vakuumpumpe eller en sentrifugalutblåser fremstilt av Hoffman Air And. Filtration System i Syracuse, New York akseptabel. Videre vil Nash Engineering Company i Norwalk, Connecticut kunne levere likeledes aksepter-bart vakuumpumpeutstyr. Et eksempel på en aksepterbar driv-motor med variabel hastighet er en som er kjent under betegnel-sen "variable frequency drive" og fremstilles av Parametrics i Orange, Connecticut.

Således oppnår man de mange ovennevnte hensikter og fordeler på en effektiv måte. Selv om der her i detalj er anskueliggjort og beskrevet utførelsesformer som til en viss grad er foretrukne, så skal det forstås at den foreliggende oppfinnelse på ingen måte er begrenset til dette, idet oppfinnel-sens omfang skal bestemmes ved de tilføyde krav.

Claims (14)

1. Anordning ved vakuumstyresystem'for flatboksseksjonen i en papirfremstillingsmaskin innbefattende en flerhet av i serie anordnede bokser som er forbundet ved hjelp av en samletank, vakuumstyreorganer forbundet med et forhåndsbestemt antall av boksene for styring og fremskaffelse av ønskede vakuumbetingelser ved boksene, organer til å føre en bane som skal avvannes, over boksene, vakuumpumpeorganer til å fremskaffe vakuum ved boksene og avvanne den bane som passerer over disse, karakterisert ved at anordningen omfatter styreorganer (38, 40, 4 3) som er forbundet i det minste med den siste boks (24) og vakuumpumpen (35) og reagerer på endringen i vakuumnivået eller luftstrømbehovet ved den siste flatboks for tilsvarende å endre hastigheten av vakuumpumpen (35) og oppnå

   ønsket vakuum ved i det minste den siste boks (25).
2. 2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at styreorganene innbefatter en motor (37) med variabel hastighet for drift av vakuumpumpen (35).
3. 3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at bare den siste boks (25) er forbundet med styreorganene (38, 40, 4 3) som er forbundet med vakuumpumpen (35) for tilsvarende justering av vakuumpumpens hastighet.
4. 4. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at vakuumpumpen (35) er en væskeringpumpe.
5. 5. Anordning.som angitt i krav 1, karakterisert ved at vakuumpumpen er en sentrifugalutblåser.
6. 6. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den siste flatboks (25) er den tørre boks i en Fourdrinier papirfremstillingsmaskin.
7. 7. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at styreorganene innbefatter en trykktransduktor (4 2) som reagerer på vakuumnivået for omforming til et svakstrømsignal, en signalbehandlingsforsterker (44) til å forsterke svakstrømsignalet, en proporsjonal-styrekrets (46) til å motta det forsterkede svakstrømsignal og utført med justeringsorganer for et innstillingspunkt som tillater inn stilling av det vakuumnivå som ønskes bibeholdt, idet propor-sjonalstyrekretsen (39) er forbundet med drivmotoren (37) med variabel hastighet, slik at utsignalene fra proporsjonal-styrekretsen (46) påvirker drivmotoren med variabel hastighet for drift av vakuumpumpen (35).
8. 8. Fremgangsmåte til styring av vakuumtilstandene i flatboksseksjonen i en papirfremstillingsmaskin som innbefatter en flerhet av i serie anordnede bokser som er forbundet ved hjelp av en samletank, vakuumstyreorganer forbundet med et forhåndsbestemt antall av bokser for styring og fremskaffelse av ønskede vakuumbetingelser ved boksene, organer til å føre en bane som skal avvannes, over boksene/ og vakuumpumpeorganer for fremskaffelse av vakuum ved boksene og avvanning av banen som føres over disse, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter justering av vakuumpumpens (35) hastighet ved hjelp av styreorganer (38) som er forbundet i det minste med den siste boks (25) og med vakuumpumpen (35), og som reagerer på endringer i vakuumnivået eller luft-strømningsbehovet ved den siste flatboks i den hensikt å skaffe ønsket vakuum ved i det minste den siste boks (25).
9. 9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at der som del av styreorganene benyttes en motor med variabel hastighet for drift av vakuumpumpen.
10. 10. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert vedat bare den siste boks (25) blir forbundet med styreorganene (38) som er forbundet med vakuumpumpen (35) for tilsvarende justering av vakuumpumpens hastighet.
11. 11. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at der som vakuumpumpe benyttes en væskeringpumpe .
12. 12. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at der som.vakuumpumpe benyttes en sentrifugalutblåser.
13. 13. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at der som den siste.flatboks benyttes den tørre boks i en Fourdrinier papirfremstillingsmaskin.
14. 14. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at der som del av styreorganene benyttes en trykktransduktor som reagerer på vakuumnivået for overføring til et svakstrømsignal, en signalbearbeidingsforsterker til å forsterke svakstrømsignalet, en proporsjonalstyrekrets til å motta det forsterkede elektriske, signal og utført med en innstillingspunkt-justering som tillater innstilling av det vakuumnivå som skal opprettholdes, idet proporsjonalstyre-kretsen er forbundet med drivmotoren med variabel hastighet slik at utsignalet.fra proporsjonaldrivkretsen driver drivmotoren med variabel hastighet for drift av vakuumpumpen.