FI74067B - Vals i pappersmaskin, vilken vals har en profilreglerbar mantel. - Google Patents

Description

74067 Ί Paperikoneen tela, jossa on profiilisäädettävä vaippa

Vals i pappersmaskin, vilken vale har en profilreglerbar mantel

Keksinnön kohteena on paperikoneen taipumaproftililtään säädettävä tela, 5 etenkin puristintela, kalanteritela tai päällystysaineen levitystela, joka käsittää kiinteän tela-akselin ja sen päälle pyöriväksi järjestetyn pääasiallisesti sylinterimäisen vaipan, jonka kokona!sseinämävahvuus on riittävän suuri telan yhteyteen muodostuvan nipin telavaippaa litistävän kuormituksen suhteen.

10

Paperikoneissa käytetään useita sellaisia teloja, jotka muodostuvat vettä poistavan puristinnipin, tasoitusnipin tai kalanteroimisnipin vastatelan kanssa. Näissä käyttötarkoituksissa on tärkeää se, että nipin viivapai-neen jakautuma- eli profiilitelojen aksiaalisuunnassa pysyy vakiollisena 15 tai että tämä profiili on säädettävissä halutuksi esimerkiksi rainan poikkisuuntaisen kosteusprofiilin ja/tai paksuusprofiilin ha]litsemista varten. Tässä tarkoituksessa on ennestään tunnettuja erilaiset taipuma-säädetyt tai taipumakompensoidut telat, joilla nipin viivapaineen jakautumaan pyritään vaikuttamaan.

20 . . Edellä mainittujen telojen tekniikan tason osalta viitataan esimerkkeinä seuraaviin patenttijulkaisuihin SE-227 177, US-3 119 324 ja US-4 089 094. Em. SE-patentti esittää ns. Kusters-telan, joka käsittää massiivisen stationäärisen keskiakselin sen ympäri pyörivän telavaipan ja mainitun 25 akselin ja telavaipan välille sovitetun kuormituskenkäjärjestelmän, jossa on useita telan aksiaalisuunnassa rinnakkaisia, telavaipan sisäpintaa vastaavia liukukenkiä, joiden kuormituspainetta säätämällä voidaan vaikuttaa pyörivän vaipan muotoon ja sitä kautta nippiprofiiliin. Vastaavan tapainen tela on esitetty em. US-patentissa 3 119 324 (hakija 30 Beloit Iron Works). Em. US-patentissa 4 089 094 on esitetty eräs hakijan ratkaisu taipumasäädetyksl telaksi, jossa on käytetty liukukengän ja paineväliaineella kuormitetun kammion yhdistelmää.

Lisäksi ennestään tunnetaan sellaisia taipumasäädettyjä teloja, joissa 35 kiinteän tela-akselin ja pyörivän telavaipan väliseen tilaan on järjestetty aksiaalisuunnassa useita peräkkäisiä paineväliaineella kuormitettavia kammioita, joissa paineväliaine vaikuttaa suoraan telavaipan sisäpintaan.

2 74067 1 Ennestään tunnetaan myös sellaisia ratkaisuja, joissa telan sisälle ja/tai ulkopuolelle on sovitettu joko lämmitysfluidiin tai induktiiviseen kuumennukseen perustuvat läiranityslaitteet, joilla pyörivän tela-vaipan aksiaaliseen lämpötilajakautumaan vaikuttamalla säädetään vaipan 5 halkaisijoiden aksiaalijakautumaa ja siten esim. kalanteritelojen muodostamien nippien paineprofiilia.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on kehittää edelleen edellä mainittuja taipumasäädettäviä paperikoneen teloja.

10

Ongelmaksi kyseisissä paperikoneen taipumakompensoiduissa tai -säädetyissä teloissa on hakija tiedostanut niiden vaipan aksiaalisuuntaisen jäykkyyden. Telavaipan on oltava varsin jäykkä nippikuormituksen aiheuttamaa "litistymistä'' vastaan, mikä pyrkii muotoilemaan telavaipan poikkileik-15 kauksen pääasiallisesti ellipsin muotoiseksi. Mainittu jäykkyysvaatimus on aiheuttanut sen, että telavaipasta tulee tunnettuja ratkaisuja käyttäen myös pituussuunnassa suhteellisen jäykkä. Tästä puolestaan johtuu se epäkohta, että vaipan aksiaaliprofiilia ei voida useinkaan riittävän suurella jyrkkyydellä ja riittävän pienellä aksiaalisella muutosvälillä 20 säätää, koska pituussuunnassa jäykkä vaippa ei salli kuin vaipan tietyn halkaisijamuutoksen vaipan aksiaalisuuntaista pituusyksikköä kohti.

Edellä kosketeltua epäkohtaa on pyritty vähentämään siirtymällä viimeaikoina yhä enenevässä määrin kuormituskengillä ja -kammioilla varuste-25 tuista teloista telavaipan kuumentamiseen ja/tai jäähdyttämiseen perustuvaan profiilisäätöön. Viimemainituissa säätöratkaisuissa on kuitenkin omat epäkohtansa kuten lämmön johtuminen kuumennusalueelta vaipan sivuille päin ja tästä aiheutuvat ei-toivotut vaipan halkaisijamittojen muutokset. Lisäksi vaipan lämpötilaprofiiliin aiheutetut muutokset vai-30 kuttaa myös useasti hallitesemattomalla tavalla rainan kosteusprofiiliin. Telavaipan ulkopuolelle sijoitettavat kuumennuslaitteet vaativat usein varsin suuret tilat, joista on monesti puutetta.

Esillä oleva keksintö esittää uuden ratkaisun edellä käsiteltyihin ongel-35 miin niin, että taipumasäädetyt telat ja vastaavat ovat toteutettavissa entistä yksinkertaisemmin, vähemmän tilaa ottavin ja/tai halvemmin ratkaisuin .

li 3 74067 1 Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että mainitun telan muodostavan nipin aksiaalisuuntalsen profiilin säädön jyrkkyyden ja tarkkuuden lisäämiseksi on mainitun telavaipan aksiaalisuuntaista taivutus-5 jäykkyyttä olennaisesti pienennetty vaippaan tehtyjen pääasiallisesti radiaalitasoisten heikennysurien, välien, heikennysonteloiden tai vastaavien avulla verrattuna vastaavaa täyttä materiaalia tai materiaaleja olevan telavaipan taivutusjäykkyyteen.

10 Keksinnön mukainen telavaippa muuttaa aksiaalisuunnassaan halkaisijan vaihteluprofiilia entistä huomattavasti herkemmin, millä taataan riittävän tarkka ja riittävän jyrkkä aksiaalisuuntalsen telavaipan ulkoprofii-lin säätö. Kuitenkin keksinnön mukaista vaippaa käytettäessä on telavaipan jäykkyys sitä litistäviin kuormituksiin nähden pidetty olennaisesti 15 entisellään.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovellutus-esimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole kuitenkaan rajoi-20 tettu.

Kuvio IA esittää kaaviollisena aksiaalileikkauksesna keksinnön lähtökohtana olevaa taipumakompensoitua telaa.

25 Kuvio IB esittää samaa kuin kuvio IA liukukenkäjärjestelyn suunnasta nähtynä osittain leikattuna kuvantona.

Kuvio 2 esittää radlaalitasoista leikkausta eräästä keksinnön mukaisesta telasta.

30

Kuvio 3 esittää leikkausta IIX-III kuviossa 2.

Kuviossa 4 on esitetty periaatteellisesti neljä erilaista toteutusta A,B,C ja D keksinnön mukaisesta telavaipasta.

Kuvio 5 esittää radiaalista pystypoikkileikkausta keksinnön mukaisesta telavaipasta, joka on liukukenkäsarjän kuormittama.

35 4 74067 1 Kuvio 6 esittää leikkausta Vl-VI kuviossa 5.

Kuvio 7 esittää erästä menetelmää keksinnön mukaisen telavaipan asennukseen.

5

Kuvio 8 esittää erästä vaihtoehtoista keksinnön mukaista telavaippaa.

Kuvio 9 esittää keksinnön mukaista yhdestä kappaleesta muodostuvaa tela-vaippaa.

10

Kuvioiden IA ja IB mukaisesti taipumasäädetty tela 10 muodostuu massiivisesta ja kiinteästä tela-akselista 11, joka on tuettu akselitappiensa 15a ja 15b varaan. Pyörivä telavaippa 12 on laakeroitu pyöriväksi akse-litapeille 15a ja 15b laakereiden 14a ja 14b varaan. Telavaipassa 12 on 15 sileä ulkopinta 12' ja sisäpinta 12". Telavaipan 12 rakenne on erikoinen myöhemmin selostettava. Kiinteän akselin 11 ja telavaipan 12 sisäpinnan 12" välissä on välitila 16. Välitilassa 16 toimivat mahdolliset telavaipan kuormituslaitteet 18, joita on useita rinnakkain telan aksiaalisuun-nassa. Kuhunkin kuormituslaitteeseen johdetaan kanavan 19 kautta pai-20 neeltaan erikseen säädettävä fluidi, kuten hydrauliöljy. Ennestään tunnetusti telavaippa 12 on ollut yhtenäinen ja sen paksuus on ollut verraten suuri niin, että telavaipalle 12 on saatu riittävän suuri lujuus nipin kautta kulkevan rainan päätasoon nähden kohtisuorassa suunnassa, siis telavaipan litistymistä vastaan. Tämä on, kuten sanottu, aikaansaa-25 nut sen, että telavaipalla, jolla on ollut riittävän "jyrkkä" vaippapro-fiili säädön kannalta, on aivan liian suuri telan pituussuuntainen jäykkyys.

Kuvioiden 2 ja 3 mukaisesti telavaippa 12 on koostettu kahdesta lieriö-30 osasta, nimittäin ulkovaipasta 20, joka on yhtenäinen levyvaippa ja sen sisällä olevasta sisävaipasta 21. Osista 20,21 muodostuvan vaipan 12 aksiaalisuuntaista (myöhemmin pituussuuntaisiksi kutsuttua) taivutus-jäykkyyttä on olennaisesti piennetty varustamalla ulkovaippaa 20 olennaisesti vahvempi sisävaippa 21 rengasurilla 23 tai vastaavilla kierre-35 urilla, jotka ulottuvat huomattavasti yli puolelle vaipan 21 paksuudesta. Kuvioissa 2 ja 3 esitettyjä heikennysuria 23 on lisäksi hyödynnetty sijoittamalla niihin lämmityskaapelit 24, jotka ovat yhdysjohdolla 41 yhdistetty sähkölähteeseen 40. Kunkin uran 23 kaapelikierrokset 24 on I; 5 74067 1 järjestetty erikseen lämmitettäväksi. Uriin 23 sijoitetulla kaapelilla 24 voidaan kutakin vaipan 12 kohtaa lämmittää sopivimmin säädettävällä teholla niin, että edellä selostettuun lämpötilaprofiilin säätöön perustuen saadaan telavaipan 12 halkaisijoita muutetuksi ja sitä kautta telan 5 muodostaman nipin (ei-esitetty) paineprofiilia säädetyksi. Kun keksinnön mukaisesti mainittujen urien 23 avulla on telavaipan 12 pituussuuntaista jäykkyyttä olennaisesti pienennetty saadaan telavaipan halkaisijoiden akslaalisuuntainen profiilin säätö riittävän jyrkäksi. Kuvioiden 2 ja 3 mukaisesti mainitut heikennysurat 23 on lisäksi uudella tavalla hyödyn-10 netty lämmityskaapeleiden 23 tai vastaavien lämmitysfluidin virtausput-kien sijoitustiloina.

Kuviossa 4 on esitetty kaaviollisesti neljä erilaista toteutusesimerkkiä keksinnön mukaisesta telan pituussuunnassa heikennetystä telavaipasta 15 12, jolla on kuitenkin olennaisesti entisensuuruinen jäykkyys telavaipaa litistäviin kuormituksiin nähden.

. ' Kuvion 4A mukaisesti telavaippa 12 on kuvioissa 2 ja 3 esitetyn kaltai- : nen ja siinä on ulkovaippa 20 ja rengas- tai kierreurilla 23 varustettu 20 sisävaippa. Telavaipan 12 ulkopinnan 12' muodostaa ulkovaipan 20 sileä . . ulkopinta ja sisäpinnan 12" vaippaosan 21 sisäpinta.

Kuvion 4B mukaisesti vaippa 12 käsittää ohuemman sisävaipan 17 ja sen päällä olevan rengasurilla 23 tai vastaavilla kierreurilla varustetun 25 vahvemman ulkovaipan 21, jonka sileä ulkopinta muodostaa vaipan 12 ulkopinnan 12'.

Kuvion 4C mukaisesti vaippa 12 muodostuu kahdesta yhtenäisestä ohuesta sylinterivaipasta, nimittäin ulkovaipasta 20 ja sisävaipasta 17, joiden 30 väliin on sovitettu keskivaipan muodostavat renkaat 21', joiden pysty-sivujen välillä on rengastilat 123.

- - Kuvion 4D mukaisesti vaippa 12 muodostuu yhtenäisestä ulkovaipasta 20 ja sen sisälle sovitetuista useista vierekkäisistä rengasosista 21', joiden 35 välissä on välitilat 123 sisävaipan puuttuessa kokonaan.

Edellä selostetut vaipan eri osat voidaan tehdä eri materiaaleista niin, 74067 1 että kalliimpaa materiaalia voidaan säästää esim. niin, että vain ulko-vaippa 20 on korroosiota kestävää materiaalia.

Kuvioissa 5 ja 6 on esitetty eräs keksinnön variaatio, jossa käytetään 5 telavaipan 12 sisällä kuormituskenklen 29 sarjaa. Telavaippa 12 on edellä selostetun kaltainen vaippa, joka muodostuu yhtenäisestä ulkovai-pasta 20 ja heikennysurilla 23 varustetusta olennaisesti vahvemmasta sisävalpasta 21. Vaipan 12 sileää sisäpintaa 12" vasten toimivat kuor-mituskengät 29 niin, että sisäpinnan 12" ja kenkien 29 liukupintojen 10 välille muodostuvat voidellut liukupinnat 30. Kukin kuormituskenkä 29 on sylinteriporauksessa 26 olevan männän 25 kuormittama pallonivelen 28 välityksellä. Sylinteriporauksissa 26 on rengastiivisteet 27 porausten 26 urissa. Porauksiin 26 johtavat painefluidin tulokanavat 26'. Mäntien 25 kuormituspainetta säätelemällä ja keksinnön mukaista "heikennettyä" 15 vaipparakennetta 12 käyttäen saadaan telan 10 halkaisijoiden D vaihtelut profiilisäädön kannalta riittävän jyrkiksi.

Seuraaassa esitetään kuvioon 6 merkittyjen mittojen vaihteluvälejä tyypillisissä sovellutuksissa: 20 ulkovaipan 20 vahvuus A * 2-20 mm, heikennysurien 23 aksiaalijako B = 20-200 mm, 25 urien 23 pohjakannasten vahvuus C = 2-20 mm, heikennetyn sisävaipan 21 vahvuus H = 10-100 mm, urien 23 leveys E - 5-50 mm.

30

Edellä esitetyistä mitoista etenkin pohjakannasten vahvuus C ja ulkovaipan vahvuus A määräävät keksinnön mukaisesti heikennettyä aksiaalisuun-taista vaipan 12 taivutusjäykkyyttä.

35 Keksinnölle on ollennaista se, että edellä selostetun vaipan 12 pituus-suuntaista taivutusjäykkyyttä on urilla 23,223, välitiloilla 123 tai vastaavilla onteloilla 323 olennaisesti heikennetty ainakin noin 25 li 7 74067 1 yleensä noin 50 %, joskus jopa lähes 100 % täyttä ainetta olevan vastaavan vaipan aksiaaliseen taivutusjäykkyyteen verrattuna. Tällä jäykkyy-deen heikennyksellä päästään riittävän jyrkkämuotoiseen telaprofiilin säätömahdollisuuteen. Useimmat keksinnön sovellutukset löytyvät alueel-5 ta, jossa mainittu heikennysprosessi on 40-90 %, sopivimmin 60-80 X. Korostettakoon vielä kerran, että keksinnön mukaisesta heikennyksestä huolimatta telavalpan 12 jäykkyys litistäviä nippikuormituksia vastaan on pysynyt olennaisesti ennallaan tai pienentynyt vaan epäolennaisessa määrässä.

10

Kuviossa 7 on esitetty eräs tapa asentaa ulkovaippa 20 sisävaipan 21 päälle. Tässä asennuksessa käytetään hyväksi sisävaipan 21 rengasuria 23, joihin johdetaan reikien 35 kautta paineöljy (nuoli 0) niin, että ulkovaippa 20 tiivistysrenkaiden 32 ja 33 välillä laajenee, jolloin 15 vaippaa 20 sen ympärille hitsatusta asennusrenkaasta 31 nuolen F suuntaan riittävällä voimalla työntäen saadaan se sisävaipan 21 päälle. Sitä mukaa kun vaippaa 20 saadaan sisävaipan 21 päälle, tuodaan paineöljy-kuormitus uriin 23. Vaipan 20 asennusrenkaan 31 puoleinen pääty on varustettu heikennyksellä 34 asennuksen helpottamiseksi. Vaippaosien 20 asennuksessa voidaan myös käyttää hyväksi sinänsä tunnetusti eri osien lämpövenymistä ja vaippaosien liitoksissa lämpötilaerojen palautumisen jälkeen syntyviä sinänsä tunnettuja kutistusliitoksia.

Oheisten kuvioiden 8 ja 9 on tarkoitus osoittaa eräitä keksinnön variaa-25 tiomahdollisuuksia. Kuvion 8 mukaisesti telavaippa 12 muodostuu yhtenäisestä ulkovaipasta 20 ja vahvemmasta sisävaipasta 21, jossa on erikoiset urat 223, joissa on laajempi esim. pyöreä poikkipintainen sisäosa 224 ja kapeampi suuosa 225.

30 Kuviossa 9 on esitetty sellainen keksinnön mukainen vaippa 12, joka on yhtä yhtenäistä kappaletta esim. valurautaa. Vaipan 12 heikennyksinä on rengasontelot 323, jotka saadaan aikaan sinänsä tunnetusti valuvaiheessa. Kuvion 9 mukaisesti rengasontelot 323 ovat täysin suljettuja, mutta myös avoimia heikennysonteloita voidaan käyttää.

Edellä selostetut ulkovaipat 20 on esitetty yhtenäisiksi verraten ohuksi levyvaipoiksi, joilla on sileä ulkopinta 12’. Levyvaipat voidaan kuiten- 35 8 74067 1 kin tarvittaessa myös urittaa tai varustaa muullakin ulko-osalla esim. elastisella päällysteellä. Levyvaipan 20 lisäksi tai asemesta voidaan käyttää myös sinänsä tunnettuja profiilinauhasta kietomalla tehtyjä joko uritettuja tai sileitä vaippoja, jotka voidaan valmistaa esim. hakijan 5 kehittämällä ns. G-telatekniikalla.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.

10 15 20 25 30 35

Claims (10)

1. Paperikoneen taipumaprofUliltaan säädettävä tela, etenkin puristin-tela, kalanteritela tai päällystysalneen levitystela, joka käsittää kiin- 5 teän tela-akselin (11) ja sen päälle pyöriväksi järjestetyn pääasiallisesti sylinterimälsen vaipan (12), jonka kokonaisseinämävahvuus (H^) on riittävän suuri telan yhteyteen muodostuvan nipin telavaippaa litistävän kuormituksen suhteen, tunnettu siltä, että mainitun telan (10) muodostavan nipin akeiaalisuuntalsen profiilin säädön jyrkkyyden ja tark-10 kuuden lisäämiseksi on mainitun telavalpan (12) aksiaalisuuntaista taivutusjäykkyyttä olennaisesti pienennetty valppaan tehtyjen pääasiallisesti radlaalitasoisten helkennysurien (23;223), välien (123), heikennysonte-loiden (323) tai vastaavien avulla verrattuna vastaavaa täyttä materiaalia tai materiaaleja olevan telavalpan taivutusjäykkyyteen. 15

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen telavaippa, tunnettu siltä, että telavalpan (12) akslaalleuuntalsta taivutusjäykkyyttä on pienennetty ainakin noin 25 %, sopivlmmln noin 40-90 % vastaavaan täyttä ainetta tai aineita olevaan valppaan verrattuna. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tela, tunnettu siitä, että telavaippa (12) muodostuu pääasiallisesti yhtenäistä materiaalia olevasta ulkovalpasta (20) ja olennaisesti paksummasta sisävalpasta (21), jossa on heikennyksinä rengas- tai kierreurat (23;223) tai rengas- 25 osien (21') välitilat (123) (kuviot 2,3,4A,4C,4D,5,6,7 ja 8).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen tela, tunnettu siltä, että mainitun telavalpan (12) heikennysurilla tai vastaavilla varustetun eisävaipan (21) vahvuus (H) on noin viisi kertaa suurempi kuin mainitun 30 ulkovaipan (20) vahvuus (A).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen tela, tunnettu siitä, että mainitussa telavalpassa (12) on väli- tai ulkovaippaa ohuempi yhtenäinen sisävaippa (17) (kuvio 4C). 35

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen tela, tunnettu siitä, että telavalpan (12) ulko-osan muodostaa ulkovaippa, jossa on 10 74067 1 heikennyksinä sisäänpäin aukeavat rengas- tai kierreurat, joita peittää ohuempi sisävalppa (17) (kuvio 4B).

7. Patenttivaatimuksen 1-6 mukainen tela, tunnettu sitä, että 5 telavaipan (12) eri mitat ovat seuraavilla alueilla: ulkovaipan (20) vahvuus A - 2-20 mm, heikennysurltuksilla (23) tai -väleillä (123) varustetun sisä- tai välllalpan vahvuus H - 10-100 mm, telavaipan (12) halkaisija D - 200-2000 mm, helkennysurlen tai vastaavien leveys G = 5-50 mm, sisävalpan tai välivaipan helkennysurlen pohjakannasten vahvuus C = 2-20 10 mm.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen tela, tunnettu siitä, että telavaippa (12) muodostuu pääasiallisesti yhdestä yhtenäistä ainetta olevasta sylinterirenkaasta, joka sisällä on sarja heikennysonte- 15 loita (323) (kuvio 9).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen tela, tunnettu siitä, että mainittuihin heikennysuriin on sovitettu välineet, esim. sähko-lämmityskaapellt (24) tai lämmitysfluidin virtausputket, joilla lämpoti- 20 lamuutokslln perustuen telavaipan halkalsijaprofiilia säädetään (kuviot 2 ja 3).

9 74067

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen tela, tunnettu siitä, että telavaipaeea (12) on massiivinen, stationäärinen kesklakseli 25 (11), jonka yhteydessä on sarja aksiaalisuunnassa peräkkäisiä kuormitus- mäntiä (25) ja/tai kammiolta, joita kutakin kuormittamaan erikseen on johdettavissa painevällaineen säädettävä paine ja että mainitut männät (25) tai vastaavat kuormittavat llukukenkiä (29) ja/tai kammioiden paine suoraan telavaipan (12) sisäpintaa , joiden välityksellä kohdistetaan 30 säädettävä kuormltusprofilll pituussuunnassaan heikennetyn telavaipan (12) sisäpintaan (12"). 35 i, 74067