FI115063B - Menetelmä ja laite radan stabiloimiseksi kalanterinipissä - Google Patents

Description

115063

Menetelmä ja laite radan stabiloimiseksi kalanterinipissä -Förfarande och anordning för stabilisering av en bana i ett kalandernyp

Keksintö koskee menetelmää ja laitteistoa paperiradan virtausten ja 5 lepatuksen stabiloimiseksi. Erityisesti keksintö koskee paperiradan stabilointia kalanterinipeissä.

Kalanteroinnilla parannetaan paperirainan kiiltoa tasoittamalla sen pintaa mikrotasolla ja sileyttä tasoittamalla paperirainan paksuus-vaihteluita makrotasolla. Paperirainalle voidaan suorittaa kalanterointi 10 paperikoneessa, paperin valmistuksen yhteydessä (niin sanottu on-line-kalanterointi) tai kalanterointi voidaan suorittaa erillisenä käsittelyvaiheena jo rullatulle paperirainalle (niin sanottu off-line-kalanterointi). Lisäksi esimerkiksi ennen paperirainan päällystämistä voidaan suorittaa on-line-kalanterointina niin sanottu esikalanterointi päällystystulok-15 sen parantamiseksi.

Yksinkertaisimmillaan kalanteri muodostuu kahdesta telasta, joiden väliin muodostuu yksi nippi. Tällainen yksinippinen kalanteri on esimerkiksi konekalanteri, jossa on kaksi kovapintaista telaa, tai softkalanteri, jossa toisella telalla on elastinen pinnoite. Erilaisilla lopputuotteilla on 20 kuitenkin omat laatu- ja ominaisuusvaatimuksensa. Erilaisia kalante-*; rointiolosuhteita aikaansaadaan muuttamalla telojen pinnoitteita ja hal- kaisijoita, nippien pituutta ja lukumäärää sekä ajonopeutta. On olemas-• *: sa myös konekalantereita tai softkalantereita, joissa on enemmän kuin yksi nippi. Pitkänippikalanterissa, joka on myös yksinippinen kalanteri, :.*·· 25 nipin pituutta voidaan kasvattaa erityisellä pitkänippitelalla, jolloin nippi jakaa puristuspaineen suuremmalle alalle. Lähes kaikille paperilajeille soveltuu monitelakalanteri, jossa on tyypillisesti 6-12 päätelaa, joiden väliin kalanterinipit muodostuvat. Monitelakalanteria käytetään edulli-sesti myös silloin, kun halutaan tuottaa useita paperilajeja samalla *·' 30 koneella.

> » t ;··· Monitelakalanterissa nipit muodostuvat pinoksi päällekkäin asetettujen kalanteritelojen väliin. Kalanteroitava paperiraina kulkee mutkitellen ylhäältä alas kalanterinippien kautta. Telapinossa on sekä kovapintai- 2 115063 siä teloja että elastisella pinnoitteella varustettuja teloja. Kuviossa 1 on esitetty tyypillinen monitelakalanteri, jossa on päällekkäisiä kalanteri-teloja 103. Tyypillisesti monitelakalanterin telat ovat erityyppisiä. Tyypillisesti telat ovat kova- tai pehmeäpintaisia, osa on päällystettyjä, osa 5 lämmitettyjä ja jotkin taipumakompensoituja teloja. Päällekkäisten kalanteritelojen 103 väliin muodostuu nippejä 105. Paperiraina 101 kulkee mutkitellen nippien 105 kautta siten, että se tuodaan ensin kalante-rin ylimpään nippiin 105 ja kalenterista paperiraina 101 johdetaan pois, kun se on kulkenut kalanterin alimman nipin 105 läpi. Kuviossa 1 nuo-10 let kuvaavat radan 101 ja ajettavan paperirainan kulkusuuntaa kalenterissa. Jokaisen nipin 105 jälkeen rata 101 ohjataan irti nippiä 105 seu-raavan kalanteritelan 103 pinnalta ulosottotelojen 104 avulla.

Kuviossa 1 esimerkinomaisesti esitettyä monitelakalanteria voidaan käyttää sekä paperikonelinjan yhteydessä on-line-kalanterina että 15 paperikonelinjasta erillisenä off-line-kalanterina. Kuviossa 1 on esitetty ohjaustelat 102, jotka ohjaavat radan kulkua sekä kalanteriin että kalanteroinnin jälkeen seuraavaan vaiheeseen. Tyypillisesti on-line-kalanterissa paperiraina ohjataan ohjaustelan/-telojen 102 avulla kuivatusosalta ylimpään nippiin 105. Off-line-kalanterissa ohjaustelat 20 1 02 ohjaavat paperirainan paperirullalta kalanterin ylimpään nippiin ·*· 105. Kalanterista paperiraina ohjataan ohjaustelan/-telojen 102 avulla tyypillisesti kiinnirullaimeen.

* : Tyypillisesti kalantereita ajetaan nipit auki päänvientitilanteessa. Aluksi ,·. j rata viedään kapeana päänvientinauhana avoimien nippien läpi, jonka 25 jälkeen rata levitetään määrättyyn leveyteensä. Yleensä nipit laitetaan kiinni vasta, kun rata on levitetty. Päällystyskoneen perässä olevan kalanterin nipit suljetaan päänvientitilanteessa vasta, kun päällystyksen : ·' *: mitatut laatuarvot ovat toivotut.

Kun paperiraina kulkee avoimesta nipistä, eli kahden pyörivän telan '· ; 30 ollessa irti toisistaan, paperiraina lepattaa voimakkaasti. Kone-, soft- ja ’ 1 pitkänippikalantereita voidaan ajaa päänvientitilanteessa nippi auki ja monitelakalanteria kaikki nipit auki. Kun päänvientinauhaa levitetään : · ; täyteen leveyteen, voi lepatus alkaa jo tietyssä leveydessä ennen täysilevyistä rainaa.

3 115063

Paperirainan lepatus johtuu koneensuuntaisista ja koneen poikkisuun-taisista ilmavirtauksista. Kun paperiraina kulkee avoimen nipin läpi, paperirainan ja sitä lähinnä olevan telan väliin muodostuu alipaine. Alipaineen vaikutuksesta paperiraina vetäytyy kiinni telaan. Kun paperi-5 raina on kiinni telassa, telan ja paperirainan väliin muodostuu ylipaine rainan tulopuolen ja telan välisen kidan vaikutuksesta. Muodostunut ylipaine pakottaa paperirainan irti telasta. Koska paperirainassa on massaa ja siten myös hitautta, paperirainan paikka ei stabiloidu kumpaankaan asentoon, vaan paperiraina lepattaa avoimessa nipissä. ίο Tämä lepatus saadaan eliminoitua vain, jos telojen välinen rako on tarpeeksi suuri tai paperiraina kulkee toisen telan pintaa pitkin riittävällä taittokulmalla eli paperiraina on kosketuksessa telaan pidemmältä matkalta.

Edellä mainitun konesuuntaisen lepatuksen lisäksi paperirainan reu-15 noilla havaitaan lepatusta. Tämä johtuu koneen poikkisuuntaisista, paperirainan pinnalla olevista ilmavirtauksista. Nipin tulopuolella poikittaiset virtaukset ovat tyypillisesti radan keskeltä reunoille päin ja jättöpuolella radan reunoilta keskelle päin.

Keksinnön tavoitteena on stabiloida paperiradan kulkua siten, että sekä <(;:· 20 koneen pitkittäis- että poikittaissuuntainen paperirainan lepatus kalan- : terinipissä minimoidaan.

• * ; Keksinnölle on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisten patentti- '· vaatimusten tunnusmerkkiosissa. Keksinnön edullisia suoritusmuotoja :: on kuvattu epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

25 Tavoite saavutetaan siten, että nipin painekenttä pidetään stabiilina.

: Painevaihtelu avoimessa nipissä sekä aukeavassa nipissä esiintyvät ilmavirtaukset aiheuttavat nipin kautta kulkevan paperirainan edestakaista lepatusta. Paperirainan mukana nipistä purkautuva ilma aihe-uttaa painevaihteluita nipissä. Tätä nipistä purkautuvaa ilmaa voidaan 30 keksinnön mukaan korvata puhaltamalla ilmaa takaisin aukeavaan tai avoimeen nippiin. Näin nippiin tuotetaan edullisesti stabiili painekenttä.

:.' · Kun tuotettu paine on alhainen ja pysyy stabiilina, paperiraina hakeutuu 4 115063 edulliseen paikkaansa ja myös pitää paikkansa painekentän pysyessä vakiona.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukainen painekentän tasaaminen tai stabiloiminen nipissä toteutetaan siten, että paperirainan kulku-5 suuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan, nippiä kohti puhalletaan ilmaa. Puhallus toteutetaan edullisesti sillä puolella rainaa, joka on lähempänä nipin muodostavaa telaa. Edullisesti korvausilmaa puhalletaan nippiin koko paperirainan leveydeltä. Ilmasuutin on edullisesti lähellä paperirainan pintaa. Ilmasuuttimesta purkautuu edullisen suori-10 tusmuodon mukaan nopea ilmavirta, jonka staattinen paine on pieni. Näin aikaansaadaan paine-ero ilmasuuttimesta viilaavan ilman ja ympäristön välille. Tässä tilanteessa paperiraina hakeutuu tilaan, jossa staattinen paine on pienempi. Nyt ilmasuuttimella tuotetulla ilmavirtauksella aikaansaatu paine on pienempi kuin nipin vaihteleva paine. 15 Tällöin paperiraina pysyy alhaisemmassa paineessa, eli puhallettavassa, nopeassa ilmavirtauksessa ja kiinni telassa nipin ollessa auki. Näin tuotettu stabiili paine stabiloi myös radan lepatuksen.

Radan stabilointi aukeavassa ja auki olevassa nipissä parantaa ajettavuutta ja vähentää katkoja. Keksinnön edullisen suoritusmuodon 20 mukaan radan kulku avoimen nipin läpi pysyy stabiilina, eli rata ei : lepata suurillakaan ajonopeuksilla. Näin päänvientivaihe ja erityisesti radan levitys voidaan tehdä hallitummin. Lisäksi kun rata on levitetty, .·. : nipin kiinniajaminen helpottuu ja ratakatkon riski tässäkin tilanteessa | pienenee.

I · 25 Keksintöä ja sen edullisia suoritusmuotoja kuvataan seuraavassa tarkemmin oheisten kuvioiden avulla, joissa . · · · | kuvio 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista monitelakalanteria, • · ·'· kuvio 2 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista • »» ....: laitteistoa radan stabiloimiseksi kalanterinipissä, ja 30 kuvio 3 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista laitteistoa radan stabiloimiseksi kalanterinipissä.

5 115063

Kuvion 1 mukaista monitelakalanteria on kuvattu jo tunnetun tekniikan yhteydessä. Seuraavaksi tarkastellaan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista ratkaisua kuvion 2 avulla. Kuviossa 2 on esitetty kaksi telaa 203, joiden väliin muodostuu nippi 205. Tässä nippi on 5 avoin ja paperiraina 201 kulkee nipin läpi kuviossa 2 paperirainan 201 päällä olevan nuolen osoittamaan suuntaan. Nippi voi olla kuvion 1 monitelakalanterin alin nippi tai kaksitelaisen kalanterin nippi. Monitelakalanterin alin nippi on stabiloinnin kannalta erikoisasemassa, koska radalla on sen yli varsin pitkä vapaa väli eli tukematon osuus, io viimeiseltä ulosottotelalta (kuvan 1 tela 104) kalanteria seuraavalle radanohjaustelalle (tela 102, kuva 1).

Avoimen tai aukeavan nipin 205 ylemmän telan 203 ja nipistä kulkevan paperirainan 201 välinen painekenttä vaihtelee. Tyypillisesti avoimesta nipistä työntyy ilmaa nipistä poispäin, paperirainan 201 kulkusuuntaan. 15 Tällaisessa ajotilanteessa paperiraina 201 tyypillisesti lepattaa siten, että se on vuoroin kiinni kuvion ylemmässä telassa 203 ja vuoroin siitä irti. Lisäksi radan poikkisuuntaiset ilmavirtaukset aiheuttavat lievempää lepatusta paperirainan 201 reunoilla. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan nipin ulostulopuolelle ja ylemmän telan 203 puo-20 lelle rainaa asennetaan puhallin 206, jonka suuttimilla puhalletaan ··; ilmaa lähelle paperirainan 201 pintaa, nippiin päin, paperirainan kulku- :.L; suuntaa vastaan. Nippiin puhallettavan korvausilman suunta on osoi- :: tettu kuviossa 2 puhaltimessa 206 olevalla nuolella.

t > ·. I Edullisesti puhaltimen 206 suuttimista tuotetaan nopea ilmavirta, jolla 25 aikaansaadaan alhainen staattinen paine. Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan ilmavirtauksella aikaansaatu paine on pienempi kuin nipissä 205 vallitseva, vaihteleva paine. Nipin 205 kautta kulkeva paperiraina 201 hakeutuu, kuten muukin materia, tilaan ja paikkaan, jossa staattinen paine on alhaisempi. Alhaisen, tasaisen painekentän :*·,· 30 ansioista rata myös pysyy kiinni tuotetussa nopeassa ilmavirtauksessa.

Stabiili paine ja nopea ilmavirtaus estävät tehokkaasti radan lepatuksen.

» : \: Säätämällä ilmavirtausta ja siten nipin staattista painetta voidaan pape rirainan paikka avoimessa nipissä määrittää halutuksi. Tyypillisesti 6 115063 paperiraina ohjataan kulkemaan läheltä toista telaa. Avoimessa nipissä paperiraina voi kulkea irti lähemmästäkin telasta tai juuri ja juuri pyörivää telaa koskettaen. Yleensä paperirainaa ei koskaan ohjata kulkemaan keskeltä nippiä. Kun nippi on auki, paperiraina on tarkoitus pitää 5 kiinni toisessa pyörivässä telassa. Kun nippi on auki, telojen väliin pääsee ilmaa ja paineolosuhteet muuttuvat. Tällöin keksinnön edullisen suoritusmuodon mukainen korvaavan ilman puhaltaminen nippiin, vasten paperirainan kulkusuuntaa tasoittaa paine-eroja. Puhallus suoritetaan rainan sillä puolella, jonka on tarkoitus olla kiinni pyörivässä 10 telassa nipin ollessa auki.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukainen korvausilman puhallus avautuvaan tai auki ajettavaan nippiin voidaan toteuttaa esimerkiksi kuviossa 3 esitetyllä keskipakopuhaltimella, jossa pumppua on merkitty numerolla 307. Puhallin voi olla myös muunlainen sinänsä tunnettu 15 puhallinlaite. Puhallus ohjataan tyypillisesti koko radan leveydelle, jolloin keskipakopumpusta 307 ilma ohjataan puhaltimen 306 suuttimien 308 avulla koko rataleveydelle. Ohuista rakosuuttimista 308 saadaan tyypillisesti nopea ilmavirta.

Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaan puhallin on tietokoneohjattu 20 ja sen toiminnassa voidaan ottaa huomioon muita paperirainan ja : paperikoneen tunnettuja ja/tai mitattavia parametreja. Kuviossa 3 esi- tetyssä suoritusmuodossa on tietokone 309, joka ohjaa mittaamiensa .·. : arvojen ja/tai siihen ohjelmoitujen ja/tai sille annettujen komentojen : mukaisesti pumpun 307 ja suuttimien 308 toimintaa. Puhallin voidaan . / 25 aktivoida toimimaan aina avoimessa nipissä tai tietyssä päänviennin vaiheessa tai kun nippi aiotaan avata. Puhallin voidaan käynnistää myös esimerkiksi, kun havaitaan painevaihtelua nipissä. Lisäksi puhal-Iin voidaan käynnistää tarvittaessa käsin tai ohjaus voi tapahtua aina vasteena tiettyyn toimintoon, kuten nipin avaamiseen, tai puhallin voi-30 daan käynnistää, kun jokin mitattu suure sitä edellyttää.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaan voidaan kuviossa 3 lisäksi säätää esimerkiksi puhaltimen puhallustehoa ja puhallettavan ilman lämpötilaa vaikkapa mitatun tilan perusteella tai ajovaiheen mukaan. Laitteita 310, 311, joilla säädetään puhaltimen ominaisuuksia, ohjataan 7 115063 tietokoneella. Tässä suoritusmuodossa on esitetty esimerkinomaisesti puhallettavan ilman lämmönsäätölaite 310, jolla voidaan säätää puhal-lusilman lämpötilaa ja vaikuttaa näin paperirainan kosteuteen. Kosteus vaikuttaa edelleen muihin paperirainan ominaisuuksiin, kuten ajetta-5 vuuteen. Toiseksi kuviossa 3 on esitetty puhaltimen suuttimien säätölaite 311, jolla puhaltimen suuttimien suuntaa ja/tai aukkojen kokoa voidaan säätää. Näin puhallettava ilma voidaan suunnata edullisessa kulmassa paperirainaan ja paperirainan kulkurata avoimessa nipissä voidaan säätää edulliseen paikkaan nipissä. Ilmavirran nopeutta voi-10 daan säätää muuttamalla suuttimien aukkojen kokoa. Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan voidaan käyttää myös useampia puhal-timia rinnakkain.

Keksinnön mukainen puhallin on edullisesti liikuteltavissa siten, että sillä on niin sanottu toiminta-asento ja erillinen lepoasento. Puhallin voi 15 liikkua kalanterin poikkisuunnassa, jolloin puhallinlaitteiston ollessa sivussa niin sanotussa lepoasennossaan, voidaan edullisesti suorittaa puhdistus ja huoltotoimenpiteitä. Puhallin voidaan myös nostaa lähellä paperirainaa olevasta toiminta-asennosta lepoasentoon ylöspäin paperirainan suhteen esimerkiksi kalanterointiprosessin ajaksi. Ennen aiot-20 tua nipin aukaisua puhallin voidaan sitten tuoda niin sanottuun toiminta-asentoonsa, jossa puhaltimen suutinosat, joista ilma puhalletaan, : ; tuodaan lähelle nipistä tulevaa paperirainaa. Edullisesti puhallus voi- V I daan kohdistaa ajettavan paperilaadun tai kulloisenkin tarpeen mukai- :/·; sesti siten, että ainakin puhalluksen suunta ja voimakkuus ovat sää- 25 dettävissä. Edullisesti puhaltimen säädöt asetetaan automaattisesti paperikoneen muiden parametrien, kuten ajonopeuden, paperirainan * ·» ominaisuuksien tai radan ajovaiheen, suhteen sopiviksi. Keksinnön mukaan siis radan kulku stabiloidaan tilanteeseen sopivaksi, eikä muita toimintoja, kuten ajonopeutta tai radan levitystä, tarvitse toteuttaa sen 30 mukaan, miten rata käyttäytyy.

Keksintö ei ole rajoittunut vain tiettyihin ajotilanteisiin. Puhallus voidaan aloittaa, kun raina saavuttaa tietyn kriittisen leveyden sitä levitettäessä : kapeammasta päänvientinauhasta ja nipin ollessa auki. Puhallus \’*i voidaan lopettaa sen jälkeen, kun nipi on suljettu. Samoin avattaessa 35 nippi puhallus voidaan aloittaa jo ennen nipin aukaisua ja jatkaa sitä 8 115063 niin kauan kuin nippi on auki. Puhallus voidaan järjestää käynnistymään ja katkeamaan automaattisesti em. ehtojen pohjalta. Automaattinen laitteisto voi esim. seurata, onko tarkasteltava nippi avoin ja ohjata puhallinlaitteistoa sen perusteella. Samoin 5 automaattinen laitteisto voi seurata, onko rata levitetty tiettyyn leveyteen, ja antaa käynnistyskäskyn puhallukselle, kun radan leveys on päänviennin yhteydessä saavuttanut tietyn raja-arvon. Nipin sulkeutuminen sen jälkeen, kun rata on saavuttanut täyden leveyden, katkaisee taas automaatisesti puhalluksen vastaavaan nippiin.

io Lisäksi menetelmää voidaan käyttää myös nipin ollessa kiinni, jos rainan kulkua nipin jälkeen halutaan stabiloida nippiä kohti suoritetulla vastapuhalluksella.

Claims (13)

115063

1. Menetelmä radan stabiloimiseksi kalanteritelojen (103, 203, 303) muodostamassa kalanterinipissä (105, 205, 305), tunnettu siitä, että 5 kalanterinippiin (205, 305) päin, paperirainan (201) kulkusuuntaa vastaan puhalletaan ilmaa kalanterinipin läpi kulkevan paperirainan (201) kulkuradan ohjaamiseksi ja paperirainan (201) stabiloimiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että io kalanterinippiin (205, 305) puhalletaan ilmaa, kun kalanterinippi on aukeamassa tai kun kalanterinippi on auki.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalanterinippiin (205, 305) puhalletaan ilmaa vasteena mitattuihin nipin 15 painekentän vaihteluihin.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmaa puhalletaan paperirainan sillä puolella, jossa raina on lähempänä kalanteritelaa. 20

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalanterinippiin (205, 305) kohdistetaan nopea ilma- : virtaus (206, 308), jonka staattinen paine on pienempi kuin kalanteri- ;: nipin (205, 305) vaihteleva paine. 25 :\i

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet- tu siitä, että kalanterinippiin (205, 305) tuotetaan alhainen, tasainen painekenttä paperirainan kulkuradan määrittämiseksi ja mainitun .:. kulkuradan säilyttämiseksi. 30

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet- :.‘ i tu siitä, että puhallus suoritetaan oleellisesti koko rainan levyisenä rintamana. I t *

8. Laitteisto radan stabiloimiseksi kalanteritelojen (103, 203, 303) muo dostamassa kalanterinipissä (105, 205, 305), tunnettu siitä, että 115063 laitteistossa on puhallin (206, 306), joka on suunnattu rainan kulkusuuntaa vastaan kohti nippiä ilman puhaltamiseksi kalanterinippiin kalanterinipin läpi kulkevan paperirainan kulkuradan ohjaamiseksi ja paperirainan stabiloimiseksi. 5

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistossa on elimet painekentän muutoksen havaitsemiseksi kalanteri-nipissä, jolloin elimet on yhdistetty puhaltimeen (206, 306) korvaus-ilman puhaltamiseksi kalanterinippiin (205, 305) vasteena havaittuun to painekentän muutokseen kalanterinipissä.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että puhallin (206, 306) on suunnattu avoimeen kalanterinippiin (205, 305).

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 8-10 mukainen laitteisto, tun nettu siitä, että puhaltimessa on suuttimia (308), jotka on järjestetty rainan koko leveydelle nopean ilmavirtauksen tuottamiseksi koko radan leveydelle.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistossa on säätölaite (311) suuttimien (308) ilmavirran suunnan ja nopeuden säätämiseksi.

·.’: 13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että •V1i 25 laitteistossa on ohjauslaite (310) puhaltimen toimilaitteen, kuten pum- ' / i pun (307) toiminnan ohjaamiseksi. • · · * · 1 »· · » * I • · · t » 1 · t t > | » j 115063