FI120104B - Telakäyttö - Google Patents

Description

Telakäyttö

Keksinnön tausta Tämän keksinnön kohteena on telakäyttö, jossa moottori on suoraan kiinnitettynä telalle, erityisesti paperikoneen kuivausryhmän telojen yhte-5 ydessä.

Suurien telojen, kuten esimerkiksi paperikoneen kuivausryhmin telojen, pyörittäminen vaatii suurta momenttia alhaisella pyörimisnopeusaiueella. Suuri momentintarve on ratkaistu aikaisemmin käyttämällä alennusvaihdetta ja nopeampaa sähkömoottoria tai vaihtoehtoisesti tarvittavaan tehoon nähden 10 suurikokoisella oikosulku- tai tasavirtamoottorilla.

Suurien telojen, kuten paperikoneen kuivausryhmän kuivaussylinte-rien, yhteydessä suuri momentintarve on ratkaistu niin sanotuilla runkovaih-teilla tai niitä vastaavilla ulkoisilla vaihteilla sekä erillisillä alennusvaihteiila. Runkovaihteet yhdistävät usein useampia sylintereitä samaan moottoriin. Pa-15 penkoneen kuvausryhmien runkovaihteet ja erilliset aiennusvaihteet ovat kalliita, vievät tilaa, pitävät ääntä, vaativat huoltoa ja tuhlaavat energiaa. Lisäksi samaan runkovaihteeseen kytkettyjen telojen täytyy olla keskenään saman halkaisijaisia tai ainakin tietyssä välityksen mukaisessa suhteessa toisiinsa, jotta esimerkiksi paperirata saadaan kulkemaan toivotulla tavalla kaikissa 20 käyttöpisteissä.

Momentin saavuttamiseksi tarvittavan vaihteen vuoksi moottori joudutaan tuomaan koneen rungon ulkopuolelle, mikä lisää merkittävällä tavalla tilantarvetta. Lisäksi sekä moottorille että vaihteelle joudutaan tekemään erilliset tukevat ja useissa tapauksissa korkeat asennuspedit. Molemmat edellä 25 mainitut epäkohdat vaikuttavat merkittävällä tavalla rakennus- ja ylläpitokustannuksiin.

Tietyissä paperikoneiden ja muiden vastaavien koneiden käyttö-pisteissä, kuten kuvausryhmissä, telan pään lävitse tarvitsee tuoda höyry- ja lauhdeputkia, joiden välittämän kuuman höyryn avulla telaa esimerkiksi iäm-30 mitetään sisältäkäsin. Perinteisillä moottoriratkaisuilla tämä on toteutettu telaan yhdistetyn vaihteen välityksellä. Putkien läpiviennit telan sisälle on toteutettu käyttämällä vaihdeiaatikossa onttoa akselia moottorin ollessa sivussa telan akseliin nähden. Tällaisten telojen yhteydessä on aikaisemmin ollut välttämätöntä-käyttää vaihdetta, jonka läpi putket on voitu viedä, 35 Patenttijulkaisussa US 4,820,947 esitetään ratkaisu, jossa telan ak selille on yhdistetty kotelointi, jonka sisään on asennettu sekä telaa pyörittävä 2 moottori että telan laakerointi. Julkaisun esittämässä ratkaisussa mainittu ko-telointi on tuettu kokonaisuudessaan asennuspetiiie. Koteioinnin sisällä oleva moottori on sijaintinsa puolesta mahdollisen moottorivaurion sattuessa erittäin vaikeasti huollettavissa tai vaihdettavissa, sillä koko tela on poistettava pai-5 kaitaan jotta moottoria voidaan käsitellä, Lisäksi moottori sijaitsee vahvasti koteloituna lämmitettäväksi tarkoitetun telan välittömässä läheisyydessä, jolloin moottorin jäähdyttäminen vaatii suurta huolenpitoa, jotta moottorin ylikuumeneminen pääse aiheuttamaan ongelmia.

Keksinnön lyhyt selostus 10 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada telakäyttö, joka väittää edellä mainitut epäkohdat, ja mahdollistaa telojen tarkan ohjaamisen aikaisempaa yksinkertaisemmalla tavalla ja yksinkertaisempaa laitteistoa hyödyntäen. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella teiakäytöllä, jolle on tunnusomaista se, että käyttö käsittää aksiaalivuomoottorin, joka käsittää 15 onton roottoriakseiin, joka on kiinnitetty teian akselille siten, että akseli kan-nattelee moottoria, ja joka moottori on tuettu rungostaan tukivarrella kiinteään rakenteeseen, sekä taajuusmuuttajan, joka on sovitettu ohjaamaan telan akseliin kiinnitettyä aksiaaliyuomoottoria.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että suurta momenttia ja tark-20 kaa säädettävyyttä tarvittaviin teiakäyttöihin käytetään litteää ja onitoakselista s moottoria, joka kiinnitetään suoraan koneen runkoon ja pyöritettävän telan akselille. Tällaisen telakäytön avulla saavutetaan huomattavia etuja sekä kustannuksissa, että säädettävyyden paranemisena. Koska moottori voidaan kiinnittää suoraan telan akselille, ei kallista mekaanista vaihdetta tarvita. Mekaa-25 niset vaihteet ovat säännöllistä huoltoa vaativia kuluvia komponentteja, jotka lisäksi heikentävät käytön hyötysuhdetta.

Käytettävän moottorin litteän rakenteen vuoksi myös tilansäästö koneen poikittaissuunnassa on merkittävä keksinnön etu, sillä keksinnön mukaisen käytön moottori voidaan sijoittaa koneen rungon sisäpuolelle.. Lisäksi 30 käytöt voidaan sijoittaa optimaalisiin teloihin säädön kannalta, jokaista telaa voidaan säätää erikseen ja telojen halkaisijat eivät ole sidottu viereisiin teloihin kuten mekaanisten tunnettujen ratkaisujen kohdalla.

Merkittävänä lisäetuna saavutetaan myös mahdollisuus toteuttaa läpiviennit telojen sisälle aikaisempaa yksinkertaisemmalla tavalla.

3

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista

Kuvio 1 esittää periaatteellista poikkileikkausta keksinnön rnukai-5 sesta teiakäytöstä, ja

Kuvio 2 esittää perspektiivikuvaa keksinnön mukaisesta telafcäy- iöstä.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Paperikoneen kuivausryhmässä on halkaisijaltaan ja massaltaan 10 suuria sylinterimäisiä teloja, joiden tarkkaan säätämiseen tarvitaan luotettavat sähkökäytöt. Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukainen telakäyttö, joka voi esimerkiksi olla kuivaussyiinteri ja sitä pyörittävä sähkökäyttö. Keksinnön mukainen telakäyttö käsittää aksiaalivuomoottörin 1. Aksiaalivuomoottori on moottori, jonka roottori ja staattori on muodostettu kiekkomaisista levyistä, joi-15 den pinnoille on sijoitettu sähkömotorisen voiman tuottavat elimet, Staattoriin on tyypillisesti muodostettu sähkövirralla magnetoitavissa olevia käämejä, joita magnetoidaan halutulla tavalla käyttämällä esimerkiksi taajuusmuuttajaa.

Aksiaativuomoottorin 1 roottori on keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti kestomagnetoitu, jolloin kiekkomaisen roottorin pinnalle on si-20 joitettU tarkoituksenmukaisella tavalla kestomagneettista materiaalia olevia kappaleita, Kestomagnetoidun roottorin etuina ovat jäähdytyksen tarpeen pieneneminen ja aikaansaatava suuri vääntömomentti moottorikäyttöön. Lisäksi aksiaalivuomoottori toimii tällöin tahtikoneena, jota voidaan nykyistä taajuus-muuttajia hyödyntämällä ohjata erittäin tarkasti. Kuten kuvioista ilmenee, aksl-25 aalivuomoottorin 1 rakenne on yleisesti kiekkomainen roottorikiekon ollessa kahden staattorikiekon välissä, jolloin moottorin päävuo muodostuu moottorin akselin suuntaiseksi. Aksiaalivuomoottori soveltuu erittäin hyvin keksinnön mukaiseen käyttöön, sillä roottorin kestomagneetit sijoitetaan tyypillisesti roottorin ulkokehälle. Kestomagneettien etäisyys roottorin pyörähdysakselista vai-30 kuttaa suoraan moottorista saatavan momentin suuruuteen. Aksiaaiivuomoot-torin roottorin ei kuitenkaan väittämättä tarvitse oi!a kestomagnetoitu, vaan moottori voi myös käsittää reluktanssiroottorin tai oikosulku roottorin. j

Keksinnön mukaisen telakäytöri aksiaalivuomoottori käsittää onton | roottoriakselin 2. Roottoriakseiin onttous ja erityisesti onton roottoriakselin suu- j 35 ri sisähalkaisija mahdollistuu moottorin kiekkomaisen rakenteen vuoksi. Kes- j 4 tomagneettien asettelun seurauksena kiekkomaisen moottorin keskiosa jää käyttämättä momenttia tuottavaan tarkoitukseen, mikä mahdollistaa läpivientien suorittamisen roottorin akselin läpi pienentämättä koneen hyötysuhdetta tai suurentamatta koneen kokoa akselin onttouden vuoksi.

5 Aksiaaiivuomoottori 1 on kiinnitetty telan 5 akselille 3 ontosta rootto ristaan sillä tavoin, että telan akseli kannattelee moottoria. Toisin sanoen moottori ei lepää minkään kiinteän asennusalustan päällä, vaan on suoraan kiinnitetty telaan 5- Kiinnitystä van ansiosta moottori voidaan asentaa myös uudistuskohteisiin, eli aksiaalivuomoottoriila voidaan korvata aikaisemmin to mahdollisesti käytetty alennusvaihde ja perinteinen moottori. Moottori voidaan kiinnittää telan akseiiile samalla tavoin kuin nykyiset telan akselille kiinnitettävät vaihteet. Kiinnitys voidaan suorittaa esimerkiksi siten, että telan akselin päähän muodostetaan kartiomainen osuus, jota vasten moottorin ontto rootto-ri.akse.il kiilautuu luotettavalla tavalla. Kartiomainen osuus akselitapin päähän 15 voidaan toteuttaa esimerkiksi kiinnittämällä esimerkiksi hitsaamalla erillinen sovituskappale akselille tai vaihtoehtoisesti sorvaamalla akselin päätä halutun kartiomaisuuden saavuttamiseksi. Kuvioista 1 ja 2 ilmenee, että telaa kannatellaan vankkarakenteisen rakenteen 7 avulla, joka sisältää telan laakeroinnin. Telan ollessa huomattavan paljon käytettävää aksiaaiivuomoottoria paina-20 varnpi, ei moottorin painon merkitystä tarvitse ottaa huomioon tukirakennetta 7 tai telan laakerointia mitoitettaessa.

Koska moottori on kiinnitetty telan akselille suoraan ilman erillistä asennuspetiä, on moottori keksinnön mukaisesti tuettu rungostaan tukivarrella 4 kiinteään rakenteeseen. Tuenta on välttämätön sen vuoksi, koska muutoin 25 moottorin staattori pyörisi epätoivotulla tavalla. Tukeminen suoritetaan moottorin staattorista yhdistämällä se kiinteään rakenteeseen jäykän tukivarren avulla. Tukivarren tulee olla niin lujarakenteinen, että suurista siihen kohdistuvista vääntömomenteista huolimatta moottori pysyy luotettavasti paikallaan. Tukivarren 4 tehtävänä, kuten jo aikaisemmin on käynyt ilmi, ei kuitenkaan ole 30 moottorin kannatteleminen. Tukivarren toinen pää on kiinnitetty moottorin runkoon ja toinen pää kiinteään rakenteeseen, kuten esimerkiksi lattiaan tai paperikoneen yhteydessä koneen tukirakenteisiin tai muihin vastaaviin. Lattiaan kiinnittäminen ei aina ole edullisin vaihtoehto, sillä keksinnön mukainen tela-käyttö voidaan sijoittaa haluttuun telaan. Onkin mahdollista, että tela, jota ha-35 lutaan ohjata sijaitsee esimerkiksi kuvausryhmän ylempänä telana, jolloin korkeus moottorista lattiaan olisi tarpeettoman suuri tälle välille ulottuvan tukivar- 5 ren muodostamiselle. Tällöin on luonnollista, että tukivarsi yhdistetään koneen kiinteään rakenteeseen, joka sijaitsee moottorin läheisyydessä.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti telakäytön telan akseli 3 on ontto, jolloin onttojen roottorin ja telan akselien läpi telan sisäpuo-5 lelle on mahdollista viedä tarvittavia putkia, letkuja tai johtoja. Tällaisia putkia ovat esimerkiksi telan lämmittämiseen tarkoitetut höyryputket, reiällisten telojen imun muodostamiseen tarkoitetut imuputket tai telan vyöhykesäätöön tarkoitetut hydrauliikkaputket. Kuvioissa on esitetty yksinkertaisella tavalla höyry-putken 6 vieminen akseleiden läpi telan sisälle.

10 Telakäyttöä on sovitettu ohjaamaan taajuusmuuttaja tai muu vas taava laite, jolla moottorin 1 pyörimisnopeutta ja sen tuottamaa momenttia voidaan ohjata luotettavalla ja tarkalla tavalla. Tällaiseksi taajuusmuuttajaksi soveltuu esimerkiksi jännitevälipiiriliinen taajuusmuuttaja. Koska telan ja roottorin akselit ovat erään suoritusmuodon mukaisesti onttoja, on käytön yksinkertai-15 suoden vuoksi suotavaa, että käyttöä ohjaava taajuusmuuttaja voi toteuttaa halutut vääntömomentti- ja pyörirmsnöpeusohjeet ilman suoraa takaisinkyt-kentää telan ja moottorin pyörimisnopeudesta. Ontoille akseleille on vaivalloista sovittaa pyörimisnopeutta määrittävää takometriä. Tämän vuoksi hyvä valinta taajuusmuuttajaksi on esimerkiksi suoraan vääntömomentin säätöön 20 perustuvat ratkaisut, joissa ohjattavan moottorin tila pystytään mallintamaan tarkasti ja luotettavasti moottorista laadittuun malliin perustuen, ja näin välttämään takometrin asentamisen ontolle akselille.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti aksiaali-vuomoottori 1 käsittää vesijäähdytyksen. Kuten aikaisemmin on jo selostettu, 25 joidenkin telakäyttöjen teloja lämmitetään kuumalla höyryllä sisältä käsin.

Moottori altistuu huomattavalle kuumuudelle, sillä moottori sijaitsee kiinteästi asennettuna telan akselille ja moottorin läpi voidaan viedään mainittu höyry-putki. Moottorin pieni koko akselin suunnassa ja kiinnitystäpä suoraan akselille mahdollistaa moottorin sijoittamisen optimaalisiin kohteisiin. Moottori voidaan 30 sijoittaa esimerkiksi paperikoneen kuivausosaa ympäröivän kotelöinnin, eli huovan sisäpuolelle, mikäli moottori on suoritusmuodon mukaisesti vesijääh-dytetty.

Vesijäähdytys voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että staaitorin tu-kilevyyn asennetaan spiraalimainen vesiputki, jossa jäähdytysnestettä kierrä-35 tetään. Mainittu kiekkomainen tukilevy sijaitsee käämit sisältävien staattoriuri-en välittömässä läheisyydessä, jolloin moottorin tuottama lämpö saadaan te- | f 6 hokkaasti siirrettyä pois moottorista. Spiraalirnaisesti sijoitettu jäähdytysputki on kohtisuorassa staattorin uriin nähden, jolloin jäähdytys on riittävän tehokas moottorin asentamiseksi lämmön kannalta vaikeisiin olosuhteisiin.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin-5 non perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (4)

1. Telakäyttö, jossa moottori on suoraan kiinnitettynä telalle, erityisesti paperikoneen kuivausryhmän telojen yhteydessä, tunnettu siitä, että käyttö käsittää 5 aksiaalivuomoottorin (1), joka käsittää onton roottoriakseiin (2), joka on kiinnitetty telan (5) akselille (3) siten, että akseli kannattelee moottoria (1), ja joka moottori on tuettu rungostaan tukivarrella (4) kiinteään rakenteeseen, sekä taajuusmuuttajan, joka on sovitettu ohjaamaan telan (5) akseliin (3) 10 kiinnitettyä aksiaalivuomoottoria (1),

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen telakäyttö, tunnettu siitä, että tela (5), joka on kiinnitetty aksiaalivuomoottorin .(1) roottoriakseliile (2), käsittää onton akselin mahdollistaen läpiviennin telan ja moottorin akselien läpi telan sisäpuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen telakäyttö, tunnettu siitä, että aksiaalivuomoottorin roottori käsittää kestomagnetoinnin.

4 Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen telakäyttö, tu n nettu siitä, että aksiaalivuomoottori käsittää vesijäähdytyksen. j | i i i |