FI108877B - Puristuskenkä - Google Patents

Description

108877

Puristuskenkä

Pressko 5

Keksinnön kohteena on puristuskenkä, joka on tarkoitettu sijoitettavaksi hihna-vaippatelan tai vastaavan sisään ja kuormitettavaksi puristussuunnassa vastatelaa vasten pidennetyn puristusnipin aikaansaamiseksi.

10 Pitkänippipuristimissa ja -kalantereissa nippi yleensä muodostuu pyörivän sylinte-rimäisen vastatelan ja sitä kaarevuudeltaan olennaisesti vastaavan stationäärisen puristuskengän väliin, jonka pinnan yli on jäljestetty kulkemaan taipuisa ja ko-koonpuristumaton hihna. Nykyisillä kenkärakenteilla on puristuskengän oltava tarkasti yhdensuuntainen vastatelan kanssa, jotta puristimen nippipainejakauma 15 olisi samanlainen joka kohdassa puristettavan radan poikkisuunnassa. Jos puristuskengän pituusakselin suunta esimerkiksi linjausvirheen vuoksi poikkeaa olennaisesti vastatelan akselin suunnasta, kengän suuri vääntöjäykkyys estää sitä mukautumasta vastatelan muotoon, jolloin nippipaine muodostuu erilaiseksi radan eri kohdissa.

20 :···' FI-patenttihakemuksesta 953527 tunnetaan pitkänippipuristin, jossa puristus- kengän konesuuntaista nippipainejakaumaa voidaan säätää kohdistamalla kenkään • * » ; · sen nipin alku- ja loppupään kohdalla koijausvoimia. Kengän poikkileikkaukseen on muodostettu raot, joiden avulla on helpotettu näiden alueiden suhteellista liik- i;; 25 kuvuutta toisen puristuselimen suhteen. Kengän poikkileikkauksen muotoa siis * « muutetaan nippipainejakauman säätämiseksi. Koijausvoimien avulla haluttuun muotoon pakotettu kenkä ei kuitenkaan pysty vapaasti mukautumaan vastatelan >! 1 _ muotoon ja mahdollisiin asentovirheisiin.

[ 30 DE-patenttijuIkaisusta 30 30 233 tunnetaan kokoonpuristuvasta materiaalista

i ’ III

. valmistettu liukukenkä, joka kykenee mukautumaan radan epätasaisuuksiin ja » ! 108877 j 2 vastatelan kaarevuuteen. Kenkä tukeutuu metalliseen jalkaan, joka puolestaan tukeutuu kannattimeen paineväliaineella kuormitettavan puristustyynyn välityksellä, joka tyyny voi olla aksiaalisuunnassa jaettu useisiin paineeltaan erilaisiin vyöhykkeisiin.

5 WO-patenttihakemuksesta 98/58122 tunnetaan pitkänippipuristin, jonka joustavasta materiaalista valmistetussa puristuskengässä on useita peräkkäisiä kuormi-tuskohtia, joihin kohdistetaan erilliset suuruudeltaan säädettävät kuormitusvoimat.

10 US-patenttijulkaisun 5,582,689 puristuskengässä nippialueella on kaksi peräkkäistä hydrostaattisesti kuormitettua aluetta, joilla nipin alku- ja loppuosaan saadaan haluttaessa erilaiset puristuspaineet. Tämän lisäksi kenkä voi olla aksiaalisuunnassa jaettu erilaisiin kuormitusalueisiin, mikä mahdollistaa taipuman kompensoimisen.

15

Keksinnön päämääränä on saada aikaan rakenteeltaan yksinkertainen puristusken-kä, jonka avulla voidaan minimoida tunnettuun tekniikkaan liittyvät ongelmat.

Erityisesti tavoitteena on saada aikaan sellainen puristuskenkä, joka tarvittaessa ,;. 20 kykenee mukautumaan vastatelan kengän suunnasta poikkeavaan asentoon ja silti säilyttää riittävän taivutusjäykkyyden, mikä mahdollistaa tasaisen nippipaineja- • · .:. kauman saavuttamisen puristettavan radan poikkisuunnassa.

* · * · i * # ' » · • f Tähän ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön mukaiselle • * a :***: 25 puristuskengälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tun- • · t nusmerkkiosassa.

• » · * » * · ’ιι§: Keksinnön mukaiseen puristuskenkään on muodostettu kaksi kengän pituussuun- .nassa sen päästä päähän ulottuvaa rakoa. Nämä raot ovat puristussuuntaan nähden :··* 30 kohtisuorassa tasossa ja ne on sijoitettu sellaiseen asemaan, että ne pienentävät '·] . merkittävästi vääntöjäykkyyttä kengän pituusakselin ympäri, mutta vaikuttavat 3 108877 vain vähän kengän taivutusjäykkyyteen puristussuunnassa. Tämä saadaan aikaan esimerkiksi sijoittamalla raot olennaisesti samalle korkeudelle kuin kengän poikkileikkauspinnan pintakeskiön (= painopisteen) kautta kulkeva neutraalitaso. Neutraalitasolla tarkoitetaan sellaista kengän kuormitussuuntaa vastaan olennai-5 sesti kohtisuoraa tasoa, jonka toisella puolella vaikuttaa kenkää taivutettaessa puristusjännitys ja toisella puolella vetojännitys.

Kenkään muodostetut raot voivat myös olla samalla korkeudella kuin kengän poikkileikkauspinnan vääntökeskiö. Raot voidaan sulkea kengän pintaan avautu-10 vasta päästään tukikappaleilla, jotka rajoittavat kengän joustoa puristussuunnassa. Rakojen korkeus voi olla 5-20 mm ja niiden yhteinen pituus on edullisesti noin 50 - 70 % kengän koko konesuuntaisesta ulottuvuudesta, jolloin kengän keskelle jää yhtenäinen ilman rakoja oleva alue, jonka osuus on 30 - 50 % kengän mainitusta ulottuvuudesta.

15

Edullisesti kenkä ja siinä olevat raot on mitoitettu niin, että kengän poikkileikkauspinnan vääntöneliömomentti on korkeintaan kaksinkertainen verrattuna ne-liömomenttiin, joka on laskettu puristussuuntaa vastaan kohtisuoran ja poikkileikkauksen pintakeskiön kautta kulkevan akselin suhteen.

20 . ...j Kun kenkään on muodostettu esitetyn kaltaiset raot, sen vääntöjäykkyys kengän • i. pituusakselin suhteen on pienempi kuin tavanomaisessa ilman rakoja olevassa ; ’·,· kengässä. Tällöin kenkä voi helpommin vääntyä pituusakselinsa ympäri ja mu kautua siten vastatelaan, jos esimerkiksi vastatelan akseli ei ole yhdensuuntainen : 25 kengän pituusakselin kanssa tai kun puristustelan akseli ja kenkä taipuvat kone- suunnassa keskeltä enemmän kuin päistä.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla voidaan kengän vääntöjäykkyyttä oleellisesti • - · pienentää ilman, että nipin poikittaisen viivapainejakauman kannalta tärkeä tai- ·*: 30 vutusjäykkyys kärsii juuri ollenkaan. Yksinkertaisen rakenneratkaisun avulla on * » 4 108877 mahdollista saavuttaa olennaisesti samanlainen konesuuntainen nippipaineja-kauma radan eri kohdissa.

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisten piirustuksien 5 kuvioihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus ahtaasti rajoittaa.

Kuviossa 1 on esitetty poikkileikkauksena keksinnön mukainen puristuskenkä sovitettuna pitkänippipuristimeen.

10

Kuviossa 2 on esitetty tarkemmin keksinnön mukaisen puristuskengän poikkileikkaus.

Kuvio 3 esittää tekniikan tasoon kuuluvan puristuskengän poikkileikkauksen.

15

Kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen puristuskengän poikkileikkauksen.

Kuvion 1 mukainen pitkänippipuristin käsittää puristuskengän 10 ja vastatelan 11, j joiden väliin muodostuu pidennetty puristusvyöhyke eli nippi N. Nuoli 12 osoittaa .20 vastatelan 11 pyörimissuunnan ja samalla myös puristettavan rainan W etenemis- suunnan nipin N läpi. Puristuskengän 10 otsapinnan yli kulkee puristustelan vai-.;· pan muodostava, joustavasta ja kokoonpuristumattomasta materiaalista valmis-

'·,· tettu hihna 13. Märkäpuristuksessa paperi- tai kartonkiraina W johdetaan nipin N

läpi yhdessä vettä vastaanottavan puristuskudoksen 14 kanssa, joka voi kulkea 25 valinnaisesti rainan W ala- tai yläpuolella tai vaihtoehtoisesti puristuskudoksia voi olla yksi rainan kummallakin puolella.

Päättymättömän hihnasilmukan 13 sisään sijoitettua puristuskenkää 10 kuormite-; · · * taan puristussuunnassa P vastatelaa 11 vasten hydraulisten kuormituselimien 15 '*: 30 avulla, joita on radan kulkusuunnassa vain yksi mutta radan leveyssuunnassa . , : useita rinnakkain. Kuormituselimet 15 on tuettu puristuskengän 10 kannatinra- 5 108877 kenteisiin 17, jotka pysyvät olennaisesti paikallaan hihnan 13 kiertäessä päättymätöntä rataa puristuksen aikana. Kuormituselimet 15 käsittävät kaksiosaisen ul-kosylinterin 15a,15b ja sen sisään sijoitetun sisäsylinterin 16. Ulkosylinterin ylempi osa 15a on kiinnitetty kiinnityselimillä 18 puristuskenkään 10 ja alempi 5 osa 15b on kiinnitetty vastaavanlaisilla kiinnityselimillä 18 puristuskengän kan-natinpalkkiin 17. Sisäsylinterin 16 sisään muodostuu vapaa tila, johon johdetaan kannatinpalkissa 17 olevan kanavan 19 kautta paineväliainetta puristuskengän 10 kuormittamiseksi puristussuunnassa P vastatelaa 11 vasten. Sisäsylinterin 16 ulkopinta on tiivistetty ulkosylinterin osien 15a, 15b sisäpintaa vasten kahden tiivis-10 tysrenkaan 20 avulla.

Puristuskengän 10 otsapinnalla on hydrostaattinen kammio 21, johon johdetaan paineväliainetta kanavan 22 kautta. Puristimen nippi N käsittää näin ollen kengän keskellä olevan hydrostaattisesti kuormitetun alueen, jota edeltää ja seuraa kengän 15 etu- ja takaosassa hvdrodynaamisesti voidellut alueet.

Kuviossa 2 on esitetty tarkemmin keksinnön mukaisen puristuskengän 10 poikkileikkauksen muoto. Puristuskenkä 10 on muodostettu yhtenä kappaleena suhteellisen suuren jäykkyyden omaavasta materiaalista. Vääntöjäykkyyden pienentämi- ,;. 20 seksi kengässä 10 on kaksi sen pituussuunnassa eli paperikoneen poikkisuunnassa * ·

Mli .,..; kengän päästä päähän ulottuvaa rakoa 23 ja 24, joista ensimmäinen 23 alkaa ken- .gän etusivusta 25 ja toinen 24 kengän takasivusta 26. Rakojen 23,24 korkeus h on • » · edullisesti 5-20 mm. Molemmat raot 23,24 suuntautuvat samassa puristussuun-;taan P nähden kohtisuorassa tasossa kengän sivupinnasta 25,26 kohti kengän yh-25 tenäistä keskiosan aluetta. Puristuskengän 10 keskelle jäävän raottoman alueen pituus s on edullisesti 30 -50 % kengän koko konesuuntaisesta ulottuvuudesta L. Kummankin raon 23,24 kengän sivupintaan 25,26 avautuvaan päähän on sijoitettu ' * » : tukikappale 27, jonka tehtävänä on rajoittaa kengän 10 joustoa puristussuunnassa.

Tukikappaleet 27 ovat jäykkää materiaalia ja niiden korkeus vastaa olennaisesti : * · j 30 rakojen 23 ja 24 korkeutta.

6 108877

Kuvioissa 3 ja 4 ontesitetty puristuskengän poikkipinnan pintakeskiön Pk ja vääntökeskiön Vk sijainti toisaalta tekniikan tason mukaisessa yhtenäisessä puris-tuskengässä 30 ja toisaalta vastaavat ulkomitat omaavassa, raoilla 23, 24 varuste-: tussa puristuskengässä 10. Raina etenee puristusnipissä x-akselin osoittamaan 5 suuntaan ja nippikuormitus on olennaisesti y-akselin suuntainen. Kengän pi- tuusakseli, jota kuviin ei ole piirretty, suuntautuu kohtisuorasti ulospäin poikkipinnan tasosta.

Optimitapauksessa puristuskenkä ja vastatela ovat tarkalleen yhdensuuntaiset, i ...

j 10 jolloin niiden välissä vaikuttavan puristuspaineen profiili on vakio radan koko j leveydellä. Jos puristuskengän ja vastatelan aksiaalisuunnat poikkeavat toisistaan, kengän poikkipintaan kulloinkin vaikuttavat voimat ja momentit ovat erilaisia eri kohdissa kengän pituussuunnassa. Tällöin kenkään kohdistuu vääntö- ja taivutus-momentteja, jotka pyrkivät muuttamaan kengän geometriaa.

15

Kun kenkään kohdistuu vääntömomentti, sen pituussuunnassa peräkkäiset poikkipinnat pyrkivät liukumaan toisiinsa nähden kiertyen vääntökeskiön Vk ympäri. Kengän vääntöjäykkyys riippuu sen poikkipinnan koosta ja geometriasta ja sitä kuvataan vääntöneliömomentin avulla.

. 20 * i ·

Kenkään kohdistuva taivutusmomentti aikaansaa siinä jännitystilan, joka pyrkii • · ,toisaalta venyttämään kenkää pituussuunnassa ja toisaalta puristamaan sitä ko- » i · '. koon samassa suunnassa. Kengässä on tällöin aina yksi taivuttavan voiman vai- kutussuuntaa vastaan kohtisuora taso, jossa taivutusjännitys on nolla. Tämä taso ‘"; 25 kulkee yleensä kengän poikkipinnan painopisteen eli pintakeskiön Pk kautta ja sitä nimitetään neutraalitasoksi. Kun kenkää kuormittaa pelkästään nippikuorma, jon-; ka suunta P on kengän pituusakselia vastaan kohtisuora, poikkipinnan ja neutraa- : litason leikkausviiva eli niin kutsuttu neutraaliakseli kulkee poikkipinnan pinta- keskiön Pk kautta suunnilleen x-akselin suuntaisena. Taivutusjäykkyys puristus-• · j 30 suunnassa P on tällöin verrannollinen x-akselin suhteen laskettuun neliömoment- tiin Ix.

7 108877

Kuvion 3 mukaisen kengän 30 neliömomentti Ix pintakeskiön Pk kautta kulkevan x-akselin suhteen on suuruudeltaan 3,225 x 10'5 ja vääntöneliömomentti kengän 30 pituusakselin suhteen on 1,035 x 10'4. Kuvion 4 mukaisessa kengässä 10 vas-5 taavan neliö momentin Ix suuruus on 3,215 x 10'5 ja vääntöneliömomentin suuruus on 3,747 x 10'5. Tästä voidaan laskea, että kun kuvion 3 mukainen kenkärakenne varustetaan kuviossa 4 esitetyillä raoilla, kengän vääntöneliömomentti pienenee peräti 64 %, kun taas x-akselin suhteen laskettu neliömomentti Ix pienenee vain 0,3 %. Tästä seuraa, että kuvion 4 kenkä kiertyy pituusakselinsa ympäri huomat-| 10 tavasti helpommin kuin kuvion 3 kenkä, mutta kengän kiertyessä sen poikkileik- ! kauksen muoto ja niin ollen myös nippipainejakauma säilyy miltei muuttumatto- j mana.

Vääntöneliömomentin ja x-akselin suhteen lasketun neliömomentin Ix suhde on 15 kuvion 3 kengässä 3,21 ja kuvion 4 kengässä vain 1,17. On todettu edulliseksi, että kengän poikkileikkauksen vääntöneliömomentti on korkeintaan kaksinkertainen verrattuna poikkileikkauksen pintakeskiön Pk kautta kulkevan x-akselin suhteen laskettuun neliömomenttiin Ix.

i * « * I

» t 1 * 1 * » 1 | t

Claims (7)

108877 s

1. Puristuskenkä (10), joka on tarkoitettu sijoitettavaksi hihnavaippatelan tai vastaavan sisään ja kuormitettavaksi puristussuunnassa (P) vastatelaa (11) vasten ! 5 pidennetyn puristusnipin aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, että kengän (10) poik kileikkauksessa on puristussuuntaan (P) nähden kohtisuorassa tasossa kaksi kengän (10) pituussuunnassa sen päästä päähän ulottuvaa rakoa (23,24), jotka on sijoitettu sellaiseen asemaan, että ne pienentävät merkittävästi vääntöjäykkyyttä I kengän (10) pituusakselin ympäri, mutta vaikuttavat vain vähän kengän (10) tai- 10 vutusj äykkyyteen puristussuunnassa (P).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puristuskenkä, tunnettu siitä, että raot (23,24) ovat olennaisesti samalla korkeudella kuin kengän (10) poikkileikkaus-pinnan pintakeskiön (Pk) kautta kulkeva neutraalitaso, joka on sellainen kengän 15 (10) kuormitussuuntaa vastaan olennaisesti kohtisuorassa oleva taso, jonka toi sella puolella vaikuttaa kenkää taivutettaessa puristusjännitys ja toisella puolella vetojännitys.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen puristuskenkä, tunnettu siitä, että raot 20 (23,24) ovat olennaisesti samalla korkeudella kuin kengän (10) poikkileikkaus- * · pinnan vääntökeskiö (Vk).

, *. ; 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen puristuskenkä, tunnettu siitä, ; että kummankin raon (23,24) kengän pintaan (25,26) avautuvassa päässä on tuki- 25 kappale (27), jonka tarkoituksena on rajoittaa kengän (10) joustoa puristussuun- ♦ · · nassa (P).

" 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen puristuskenkä, tunnettu siitä, .,,: että rakojen (23,24) korkeus on 5 - 20 mm. * · 30 108877

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen puristuskenkä, tunnettu siitä, että rakojen (23,24) yhteinen pituus on 50 - 70 % kengän (10) poikkileikkauksen koko konesuuntaisesta pituudesta (L).

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen puristuskenkä, tunnettu siitä, että kengän (10) poikkileikkauspinnan vääntöneliömomentti on korkeintaan kaksinkertainen verrattuna neliömomenttiin, joka on laskettu puristussuuntaa (P) vastaan kohtisuoran ja poikkileikkauksen pintakeskiön (Pk) kautta kulkevan akselin suhteen. * · · t 1 » · * » * * » 11» · · 108877