FI114556B

FI114556B - Paperikoneen tms. monikerrosperälaatikko

Info

Publication number: FI114556B
Application number: FI933421A
Authority: FI
Inventors: Alfred Bubik; Klaus Lehleiter
Original assignee: Voith Sulzer Papiermasch Gmbh
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 2004-11-15
Also published as: DE4225297A1; FI933421A; FI933421A0; EP0581051B1; ATE130890T1; DE59301044D1; EP0581051A1; DE4225297C2; US5431785A; CA2101111A1

Description

1 U556

Paperikoneen tms. monikerrosperälaatikko

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen perälaatikkoon.

5 Tällaisia perälaatikkoja käytetään tunnetusti, jot ta muodostetaan paperikoneelle tms. raina, joka koostuu vähintään kolmesta kerroksesta. On useimmiten järkevää valmistaa erilaiset kerrokset erilaisilla ominaisuuksilla. Tällaisia ominaisuuksia ovat esim. kuitutyyppi tai -raken-10 ne tai myös muut parametrit, kuten esimerkiksi konsistens-si, hienoainespitoisuus tai muut sellaiset. Tähän käytetyllä perälaatikolla on mm. tehtävänä valmistaa leveä säde, joka sitten seuraavaksi menee esim. paperikoneen muo-toilualueelle. Tätä varten on tarkoituksenmukaista muodos-15 taa jokaista massavirtaa varten perälaatikkoon myös suu-tinkammioksi kutsuttu painekanava, joka yhtyy rakoon. Massan kulkiessa suutinkanavan läpi ja tullessa ulos raosta muunnetaan paine-energiaa liike-energiaksi, eli massaa kiihdytetään huomattavasti.

20 Tunnetuissa kolmi- ja monikerrosperälaatikoissa yksittäiset osavirrat osuvat säteessä tietyssä kulmassa : toisiinsa. Tämä kulma riippuu useimmiten perälaatikon ra kenteellisista tosiseikoista, esim. massansyötön/jaon sekä • · säätölaitteiden tilantarpeesta. Johdettaessa erilaiset 25 massaosavirrat yhteen säteessä on kulman johdosta ulompana < » olevilla osavirroilla myös suorakulmainen nopeuskomponent-·’ ti viereisen osasäteen suuntaan. Tämän nopeuskomponentin . : johdosta syntyy tässä poikittaissuunnassa virtauspulsseja, jotka voimistavat vierekkäisten kerrosten sekoittumista ;· 30 toisiinsa. Tämä sekoittuminen on ilmenevässä määrässä ei- ;toivottua. Lopuksi tällainen monikerrosperälaatikko on sekä valmistuksessa että käytössä huomattavasti työläämpi i « » kuin yksikerrosperälaatikko. Tämän työläyden hyöty piene-nee, kun erilaisten osavirtojen riittävä erottuminen ei : · ; 35 ole mahdollinen arkissa.

2 114556

Mahdollisesti ja satunnaisesti sovelletaan mahdollisimman yhdensuuntaista - siis teräväkulmaista - osavir-tojen johtamista itse perälaatikossa. Siten voidaan toki pitää häiritsevä poikittaisnopeuskomponentti pienenä, toi-5 saalta perälaatikko tulee vielä suuremmaksi, koska pidemmäksi ja vielä työläämmäksi.

Muissa tunnetuissa lyhytrakenteisissa perälaati-koissa osavirrat käännetään jo perälaatikossa, siten että ne voivat tulla ulos lähes yhdensuuntaisina. Tämä voi joh-10 taa siihen, että ulompien kerrosten painekanavissa, missä siis tapahtuu kääntäminen, muodostuu irtautumisia ja se-kundaarivirtauksia, jotka ovat haitallisia säteen tasaisuudelle .

Muodostuu siten tehtävä yhdistää osavirtojen mah-15 dollisimman yhdensuuntainen yhteenjohtaminen ja siten mahdollisesti esiintyvien poikittaisnopeuksien pienentäminen perälaatikon tiiviillä rakennemuodolla ja välttää tällöin mahdollisimman hyvin irtautumiset ja virtaushäiriöt.

Tämä tehtävä ratkaistaan täysin patenttivaatimuksen 20 1 tunnusmerkillä.

Epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa 2-16 il-maistaan edullisia sovellusmuotoja.

, : Keksinnön mukaisen perälaatikon käytössä tulevat kanaviin johdetut massat tarkoituksenmukaisesti eroamaan 25 tyypeiltään ja koostumuksiltaan. Erityisesti paperin vai-I mistuksessa pyritään usein laittamaan erilaisia kuitulaa- ;* tuja tuotetun paperin erilaisiin kerroksiin.

* Keksinnön kohteen vaikutusta tehtävän ratkaisussa voidaan parantaa vielä myös siten, että vierekkäisten osa-30 virtojen virtausnopeus ei ole sama. ί,,,ί Keksintöä ja sen etuja selitetään piirustusten avulla. Tällöin esittävät kaaviomaisesti t’..t kuvio 1 keksinnön mukaista kolmikerrosperälaatik- koa, leikattuna, sivuprojektiossa; i 35 3 1 1 4556 kuvio 2 voimakkaasti yksinkertaistettuna kuviossa 1 esitetyn kohteen muunnosta; kuvio 3 kuviossa 1 esitetyn kohteen leikkausta; kuviot 4 ja 5 kukin keksinnön kohteen leikkausta, 5 leikattuna, sivuprojektiossa; kuvio 6 uutta sovellusmuotoa, leikattuna, sivuprojektiossa.

Esitys kuviossa 1 esittää keksinnön mukaisesti suunnitellun kolmikerrosperälaatikon leikattua sivuprojek-10 tiota. Siinä kolmea massavirtaa syötetään poikittaisvir- ranjakajien 1, 1', 1'' kautta olennaisesti koko leveydellä massoilla. Viimeksi mainitut menevät seuraavaksi turbu-lenssinmuodostajiin 2, 2', 2'', jotka on tässä varustettu porrasdiffuusoreilla. Turbulenssinmuodostajiin yhtyy kul-15 loinkin kanava 3, 3', 3,?, joka on käytössä täytetty paineen alaisilla massoilla. Kanavia rajaavat ulommat raja-seinät 6, 9 ja sisemmät rajaseinät 7, 8. Huomataan selvästi, että kanavat kulkevat olennaisesti käyristymättä. Yhden kanavan muodostavien rajaseinien, esim. 6 ja 7, välis-20 sä oleva keskipinta muuttaa suuntaansa kanavan sisällä joko ei ollenkaan tai hyvin vähän, korkeintaan 3 - 5°.

; Tämä aiheuttaa sen, että kanavien sisällä ei tapahdu mai- ; nittavaa käytössä sisäänjohdettujen massavirtausten kään tymistä. Vasta ulompana olevan virtauksen tultua ulos sen 25 suuntaa muutetaan, siten että se voi sovittaa itsensä si- % 1 sempänä olevan suuntaan. Tässä vaiheessa vallitsee ympäristön paine. Siten virtaavan massan vapaa yläpinta voi >· · asettua täysin esteettä. Seinien irtautuminen haitallisten vaikutusten kanssa säteeseen voidaan siten estää.

30 Ulkopuolella olevien kanavien 3, 3'' ulostulorakoja : : 4, 4'' voidaan säätää kuristimilla 10. Kahden kanavan vä lissä olevien erotusseinien 7 ja 8 päässä on johdepinnat, f I · jotka yhtyvät teräväkulmaisesti. Ei välttämättä pakolli-set, mutta usein avuksi ne on muodostettu joustaviksi ero- 114556 4 tuslamelleiksi 11. Tällaiset lamellit voivat osittain estää vierekkäisten kerrosten ei-toivottua sekoittumista.

Paperikoneen tms. niitä osia ei ole esitetty, joista esimuodostettu monikerrossäde otetaan ja siitä poiste-5 taan vesi, rainan muodostamiseksi.

Vielä lisää yksinkertaistetussa kuvion 2 mukaisessa esityksessä on kulma alfa, jossa kanavat 3, 3', 3'' ovat suhteessa toisiinsa, valittu 10°:ella vielä terävämmäksi. Tätä perälaatikon käytölle sinänsä edullista toimenpidettä 10 ei voida useimmiten tilaongelmien takia toteuttaa ilman muuta.

Samoin hyvin kaaviomaisesti laadittu kuvio 3 esittää kulmaa beeta, jossa kaksi vierekkäistä kanavista 3 ja 3' ulostulevaa osasädettä osuu päällekkäin.

15 Hieman yksityiskohtaisemmin voidaan virtausolosuh teet tunnistaa kuvioissa 4 ja 5. Jokaiselle kanavalle voidaan määritellä keskipinta kaikkien pisteiden, joilla on molemmista tämän kanavan muodostavista rajaseinistä sama etäisyys, geometrisenä paikkana. Tämän pinnan sijainti 20 antaa, virtaussuunnassa tarkasteltuna, likimäärin keski-virtaussuunnan. Sitä merkitään tässä peräkkäin olevilla nuolilla. Kulma alfa on se, jossa kaksi vierekkäistä kes-kivirtaussuuntaa, tässä keskimmäinen ja seuraavaksi ulompi, ovat toisiinsa. Tällöin oletetaan siis virtaussuunta 25 yhden kanavan sisällä keskiarvoksi rajaseinien välissä.

Lisäksi on piirretty etäisyys A, joka muodostuu ulompana olevan rajaseinän pään ja sisempänä olevan ra-: jaseinän pään väliin. Tällöin tässä piirretyssä esimerkis sä ei lasketa mukaan joustavia erotuslamelleja, kun suun-‘ 30 nankäännöksen, kuten patenttivaatimuksessa 2 on selitetty, tulee edullisesti tapahtua kiinteällä ulkosivulla, joka on tässä tapauksessa olemassa sisäpuolella olevalla rajaseinällä 7. Tietyissä olosuhteissa voi keksinnön käyttämä vaikutus olla toteutettu kuitenkin myös erotuslamellin 11 5 114556 alueella, jolloin se silloin otetaan huomioon mitan A määrittämiseksi (ks. kuvio 6).

Kuvio 5 eroaa olennaisesti kuviosta 4 siten, että siinä kulma alfa, tässä noin 23°, on jyrkempi kuin kuviossa 5 3 esitetty 15°. Koko perälaatikko voi tulla siten vielä tiiviimmäksi, eli lyhyemmäksi kulkusuunnassa.

On ilman muuta selvää, että keksinnön mukaisen perälaatikon ei täydy pakosti olla suunnattu vaakasuoraan, paremminkin on mahdollista järjestää se siten, että se voi ίο synnyttää kaltevan, pystysuoraan ylöspäin tai myös pystysuoraan alaspäin suunnatun massasäteen. Edut ovat myös siten saavutettavissa.

» t * « · i · » * i ·

Claims

1. Paperikoneen perälaatikko a) joka käsittää vähintään kolme olennaisesti pa- 5 perikoneen leveydelle ulottuvaa, rajaseinillä (7, 8) toi sistaan erotettua ja toisiaan kohti kulkevaa kanavaa, eli vähintään yksi sisempi kanava (3') ja vähintään kaksi ulompaa kanavaa (3, 3''), joissa voidaan johtaa suspen- siovirtoja ja jotka yhtyvät ulostulorakoihin (4, 4', 4''), 10 joista kukin suspensiovirta voi tulla ulos leveän osasuih-kun (5, 5', 5'') muodossa, jolloin eri osasuihkut voidaan johtaa yhteen siten, että ne aluksi kohtaavat toisensa korkeintaan 10 asteen kulmassa (β), b) rajaseinän (7 tai 8) pinta, joka on kohti ulom- 15 pana olevaa osasuihkua (5, 5''), loppuu virtaussuunnassa tarkasteltuna alavirran puolella siihen alueeseen verrattuna, jossa samaa osasuihkua (5, 5'') ulompana rajaava rajaseinä (6 tai 9) päättyy, ja siten myös ulompana oleva kanava (3, 3''), siten, että perälaatikon toimiessa muo- 20 dostuu yhdeltä sivulta avoin osasuihkun (5, 5'') osuus, tunnettu siitä, että c) kanavat noudattavat olennaisesti kaareutuma- * tonta reittiä, d) kulma (a), jossa viereiset kanavat (3, 3', 3'') ’,· 25 on sijoitettu suhteessa toisiinsa on välillä 8-45 astet- * : ta : e) rajaseinän (7 tai 8) pinnassa, joka on kohti ulompana olevaa osasuihkua (5, 5''), virtaussuunnassa tarkasteltuna alavirran puolella siihen alueeseen verrattuna, 30 jossa päättyy se rajaseinä (6 tai 9), joka rajaa ulompana • $ ”·' samaa osasuihkua (5, 5''), on ainakin 5 asteen kulmamuutos ’ kohti ulompana olevaa osasuihkua (5, 5''), ja suunnan- • 4 · muutos tapahtuu olennaisesti sisempänä olevan suihkun (5') ;v, suuntaiseksi. > » ,·*·, 35

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että sisempänä olevan rajaseinän (7 7 114556 tai 8) pinta, joka on kohti ulompana olevaa osasuihkua (5,5''), loppuu suihkun suunnassa tarkasteltuna vähintään 5 mm etäisyydellä (A) alavirtaan päin siitä alueesta, jossa päättyy se rajaseinä (6 tai 9), joka rajaa ulompana sa-5 maa osasuihkua (5, 5''), ja siten myös ulompana oleva ka nava (3 , 3 ' ' ) .

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että sisempänä olevan rajaseinän (7 tai 8) pinta, joka on kohti ulompana olevaa osasuihkua 10 (5,5''), loppuu suihkun suunnassa tarkasteltuna 10 - 60 mm etäisyydellä (A) alavirtaan päin siitä alueesta, jossa päättyy se rajaseinä (6 tai 9), joka rajaa ulompana samaa osasuihkua (5, 5'')/ ja siten myös ulompana oleva kanava (3, 3" ) -

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen perä- laatikko, tunnettu siitä, että sisemmän kanavan (3 ’) rajaseinien (7, 8) ulompiin päihin on liitetty joustavat lamellit (11) .

5. Patenttivaatimuksen 1 ja 4 mukainen perälaa-20 tikko, tunnettu siitä, että sisemmän kanavan (3') si-, sempään rajaseinään (7, 8) kiinnitetty erotuslamelli (11) loppuu suihkun suunnassa tarkasteltuna 10 - 60 mm etäisyy-4 dellä (A) alavirtaan päin siitä alueesta, jossa päättyy se : rajaseinä (6 tai 9) , joka rajaa ulompana samaa osasuihkua 25 (5, 5''), ja siten myös ulompana oleva kanava (3, 3'')·

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että kulma jossa kaksi vierekkäistä kanavaa ovat suhteessa toisiinsa, on 10° ja 20° välissä.

6 114556

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen perä- ·, 30 laatikko, tunnettu siitä, että suunnankäännöksen k • jälkeen vierekkäiset osasuihkut koskettavat toisiaan aluksi * i · V * kulmassa (β) 1 - korkeintaan 5 astetta.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen ;v, perälaatikko, tunnettu siitä, että vierekkäisten ,···, 35 osasuikujen yhteenjohtamisen alueelle on sijoitettu johde- * » pintoja, jotka kulkevat toisiaan kohti enintään 8 asteen 8 114556 kulmassa, edullisesti 1-5 asteen kulmassa.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että keskipinnan suunta virtaussuunnassa muuttuu kanavan sisällä korkeintaan 5 5 astetta.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen perä-laatikko, tunnettu siitä, että kahden uloimman kanavan (3, 3' ') ulommat rajaseinät (6, 9) on muodostettu koko pituudeltaan jäykiksi, ja sisemmän kanavan (31) tai 10 sisempien kanavien rajaseinät (7, 8) ovat virtauksen kulun suhteen alkavalta osaltaan jäykät ja ulommista päistään j oustavat.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että sisemmän kanavan 15 (3') rajaavat rajaseinät (7, 8) ovat niin paljon muotoutuvat, että perälaatikon käytön aikana ulompaan kanavaan (3, 3'1) ja sisempään kanavaan (3') voidaan asettaa olennaisesti sama paine.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen perälaatikko, 20 tunnettu siitä, että muotoutuvat, sisemmän kanavan (3') rajaavat rajaseinät (7, 8) on kiinnitetty ylävirran ] puolella jäykästi perälaatikkoon.

: 13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että ulommissa / 25 rajaseinissä (6, 9) on kuristimet (10) raon leveyden säätämiseksi.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-13 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että sisemmän kanavan (31) rajaavat rajaseinät (7, 8) ovat virtaussuunnassa , >t 30 siirrettävät ja siten voidaan muuttaa raon leveyttä i ulostuloraossa.

! » ’' ’ 15. Jonkin patenttivaatimuksen 1-14 mukainen perälaatikko, tunnettu siitä, että on aikaansaatu kolme kanavaa yhteensä vähintään kahdella eri suspension 35 tuloaukolla. * » * * !

16. Jonkin patenttivaatimuksen 1-15 mukainen 9 114556 perälaatikon käyttö, tunnettu siitä, että sitä käytetään paperinvalmistamiseen tarkoitetussa paperikoneessa kuivattavan kuitupitoisen suspensiosuihkun muodostamiseksi, ja siitä, että vähintään kolmea kanavaa syötetään vähintään 5 kahdella erilaisella suspensiolla, koostumuksen tai vir-tausparametrien suhteen.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen perälaatikon käyttö, tunnettu siitä, että vähintään kahdella eri osasuihkulla on erilaiset nopeudet. t > i < » » * » I I ; 1 t * 1 * t : 10 114556