FI121350B - Menetelmä ja sovitelma laakerin nollakuorman poistamiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä ja sovltelma laakerin nollakuorman poistamiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä kiinteitä vierintä-5 elimiä käsittävän vierintälaakerin laakerin, kuten rulla-, neula- tai kuulalaakerin nollakuorman poistamiseksi.

Keksinnön kohteena on myös sovitelma menetelmän toteuttamiseksi .

10

Paperin, kartongin ja muiden kuiturainojen valmistuksessa käytetään erilaisia telojen välisiä nippejä valmistuksen aikana muun muassa veden poistoon, käsittelyaineiden levittämiseen ja tuotteen pinnan tasoittamiseen ja kiillottami-15 seen. Suurimmat puristusvoimat esiintyvät kalantereilla ja vedenpoistopuristimissa. Telojen välistä nippikuormaa säädellään erilaisilla toimilaitteilla puristamalla ja joissain tilanteissa on mahdollista, että telaan kohdistuvat voimat ovat siten tasapainossa, että sitä kannatteleviin 20 laakereihin ei kohdistu juuri ollenkaan kuormaa ja laakeri joutuu ns. nollakuorma-alueelle. Tällä tarkoitetaan sellaista laakerin kuormitustilannetta, missä sen vierintäeli-miin kohdistuva kuormitus on liian pieni saamaan aikaan vierivää kosketusta ja laakeri alkaa liukua. Nollakuorma on 25 laakereille vahingollinen, sillä liukukosketus kuluttaa laakereiden vierintäelimiä varsin nopeasti. Laakerivalmis-tajat suosittelevatkin 1 - 2%:n kuormitusta laakerin kantavuudesta nollakuormaongelman eliminoimiseksi.

30 Useimmiten vaara joutua nollakuorma-alueelle esiintyy kalantereilla. Kalanterin päätelojen laakereiden kuormitus vaihtelee kalanterin ajo-olosuhteiden mukaan. Kalanterin viivakuorman säätö vaikuttaa telan laakereiden kuormitukseen. Kun pystysuorassa telastossa painovoiman muodostava 35 voima ja telaa alhaalta nostava nippivoima ovat tasapainos- 2 sa, laakereille ei synny kuormitusta. Samoin, jos telaan kohdistuu viivakuorma molemmilta puolilta, voi syntyä tilanne, jossa erisuuntaiset nippivoimat ja telan massan vetovoima asettuvat tasapainoon. Vierintälaakerit vaativat 5 tietyn kuormituksen, jotta laakerissa olevat rullat tai kuulat pyörisivät eivätkä liukuisi. Edellä kuvatussa nolla-kuormatilanteessa tämä kuormituskriteeri ei täyty.

10 Monitelakalanterissa nollakuorma esiintyy ns. osanippiajolla, jolloin vain kaksi tai kolme telaa toimii yhdessä. Ongelma esiintyy myös softkalantereilla. Nollakuormaongelman poistamiseksi on tehty rajoitus kalanterin viivakuorman säätöalueeseen. Pystymallisella soft- ja monitelakalante-15 rilla laakerivalmistajien suosittelema minimikuormitusmäärä vähentää merkittävästi kalanterin käytettävissä olevaa viivakuorma-aluetta etenkin mattapaperilajeilla. Monitela-kalanterin osanippiajon viivakuorma-alueesta, joka on tyypillisesti 20.. ,100 kN/m saattaa jopa 30% olla nollakuor-20 maongelman takia rajoitettua toiminta-aluetta. Mikäli vielä prosessi muutoin toimisi tällä alueella parhaiten, on kyse vakavasta ongelmasta.

Nollakuorman poistamiseksi tai vähentämiseksi on käytetty 25 perinteisesti mm. seuraavia keinoja: - Telasto on voitu asentaa vinoon, jolloin kuormituksen vaakavoimakomponentti luo tarvittavan minimikuorman laakereille, tällainen ratkaisu on esitetty julkaisussa WO 2006/051169, 30 - Aksiaalinen kuormituslaite laakerin ulkorengaskehälle - US 6,158,897, - Laakereiden pinnoittaminen kestämään nollakuormatilannet-ta, - Estetään kalanterin kuormittaminen nollakuorma-alueella, 35 - Aiheutetaan laakeriin jarruvoima sen läpi virtaavan öljyn 3 avulla - US 4,322,117.

Telaston asennus vinoon pystymallisessa kalanterissa vaatii koko telaston ja laitesijoittelun suunnittelua uudelleen.

5 Siten tämä ratkaisu ei sovi ainakaan olemassa olevissa ka-lantereissa käytettäväksi. Mikäli halutaan pysyä muista syistä pystymallisessa kalanterissa, ei vinoon asennus ole hyvä vaihtoehto, koska se johtaa kalliisiin telojen siirte-lylaitteisiin. Aksiaalista kuormituslaitetta on kokeiltu 10 soft-kalantereissa. Laite ei täysin poista ongelmaa muun muassa kaksirivisillä pallomaisilla rullalaakereilla, sillä laite kuormittaa vain toista rullakehää, mikä vähentää rinnakkaisen kehän kuormitusta entisestään. Laakereiden pinnoitus on vaihtoehto vähentää nollakuorma-alueen ongelmaa. 15 Se ei kuitenkaan poista sitä täysin. Pinnoitus on lisäksi kallis ja sen toimivuus riippuu suuresti voiteluolosuhteis-ta. Vaihdettavien telojen takia kaikki telat tulisi varustaa kalliilla pinnoitetuilla laakereilla.

20 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja sovitelma nollakuormaongelman vähentämiseksi kuiturainako-neilla tai jopa ongelman kokonaan poistamiseksi.

Keksintö perustuu siihen, että kuiturainakoneen telalta 25 laakerille johtavaa akselia kuormitetaan radiaalisesti ja kuormitussuunnasta poikkeavassa suunnassa.

Yhden keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan kuormitus-suunta on oleellisen vaakasuora, jolloin siitä ei synny 30 kuormitussuuntaista komponenttia, joka olisi otettava huomioon koneen viivakuormalaskennassa.

Yhden edullisen suoritusmuodon mukaan laakerille menevää akselia kuormitetaan suoraan.

35 4 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

5 Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on puolestaan tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkki o s as s a .

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

10

Keksinnön avulla voidaan poistaa nollakuormaongelmasta johtuvat laakerivauriot. Laitteiden käyttöaste paranee ja ennakoimattomat tuotantokatkot vähenevät. Laitteen toteuttaminen on helppoa ja kohtuullisen edullista ja se on sovi-15 tettavissa jo olemassa oleviin laitteisiin. Edullisimmillaan laite ei vaikuta lainkaan kalanterin toimintaan muuten kuin poistamalla haitallisen käyttöaluerajoituksen. Kun käyttöaluerajoitusta ei ole, koneen käyttäjä voi paremmin optimoida tuotantonsa esimerkiksi parhaan laadun tuottami-20 seksi. Laitteen etuna on sen yksinkertaisuus ja siten mahtuminen pieneen tilaan. Se ei tarvitse jäähdytettyä ja tiivistettyä erillistä laakeripesää telan akselille. Telan liikkeet eivät tee laitetta monimutkaiseksi, sillä laite on kiinni telassa vain ajon aikana kun telat ovat suorassa.

25 Telaston avautuessa laite irtoaa nopeasti telan akselista.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisten piirustusten avulla.

30 Kuvio 1 on kaaviokuva keksinnöstä yläviistosta.

Kuvio 2 on kaaviokuva keksinnöstä sivulta.

Kuviossa 1 on tela 1, jonka päässä on akseli 2. Akseli 2 on 35 kiinnitetty laakeripesään 3, joka puolestaan on kiinni 5 kuormitusvarressa 4. Tela 1, akseli 2 ja laakeripesä 3 liikkuvat kuormitusvarren varassa. Kuvion 1 esimerkki voi olla vaikka kalanterin tela, joka ajotilanteessa liikkuu varsin vähän, mutta esimerkiksi ratakatkon sattuessa nippe-5 jä aukaistaessa liikkuu nopeasti ja kohtalaisen suuren matkan. Keksinnön mukainen kuormituslaite koostuu kuormitus-haarukasta 5 ja sitä käyttävästä hydraulisylinteristä 6 ja kulutusrenkaasta 7. Kuormituslaite on sovitettu akselin 2 yhteyteen siten, että hydraulisylinterin 6 liike- ja kuor-10 mitussuunta on kalanterin ajotilanteessa vaakasuora. Tässä tapauksessa sylinteri 6 on kiinnitetty kiinnikkeillä 10, 11 kuormitusvarteen 4 sen kanssa samansuuntaiseksi. Näin sylinterin liikesuunta on samansuuntainen kuormitusvarren kanssa. Kuormitushaarukan 5 rakenne näkyy selvemmin kuvios-15 ta 2. Se käsittää Y-muotoisen haarukkarungon 8, jonka varsi on kiinnitetty hydraulisylinteriin 6 ja jonka haarojen päissä on vierintälaakeroidut kuormituspyörät 9. Kuormitus-haarukan 5 kohdalla telan 1 akselilla 2 on kulutusrengas 7, jota vasten kuormituspyörät painuvat. Kuormitusrengas mi-20 toitetaan pintapaineen perusteella ja kulutusrenkaan kes-toiäksi riittää telanvaihtoväli, koska rengas jää kiinni vaihdettavaan telaan. Kuormituspyörien ja kulutusrenkaan leveys voi olla noin 100 mm.

25 Kuormituksen suunnan tulisi olla mahdollisimman tarkkaan vaakasuora, jotta nippikuormaan vaikuttavaa pystykuormitus-komponenttia ei syntyisi. Tällöin nollakuormanestokuormaa ei tarvitse ottaa huomioon nippikuorman laskennassa. Toki nykyisellä laskentakapasiteetilla jonkin vakiokuorman li-30 sääminen nippikuorman laskentaan ei tuota hankaluuksia.

Kuviossa 2 nippikuormat on merkitty Qi ja Q2 ja nollakuor-manestokuorma F. Lisäksi nippivoimiin ja laakerivoimiin vaikuttaa tietenkin telojen massat. Kuitenkin, jos lisätty 6 kuormitusvoima F on vaakatasossa, eli pystysuoraan kuormitukseen nähden 90°:n kulmassa, nippikuormien laskenta voidaan pitää ennallaan eikä kalanterin toimintaan tältä osin tarvitse puuttua. Nollakuormatilanteen vaara esiintyy 5 yleensä vain pystysuorassa kuormituksessa, mutta myös pystysuorasta poikkeavissa suunnissa tapahtuvissa kuormitustilanteissa laakerointiin kohdistuvat voimat voivat summautua niin, että nollakuormatilanne syntyy. Keksintöä voidaan soveltaa näissäkin tapauksissa. Edelleen, vaikka onkin edul-10 lisinta, että nollakuorman kompensointi tapahtuu kohtisuoraan kuormitusvoimaan nähden, pieni poikkeama tästä suunnasta ei juurikaan muuta nippikuormitusta. Esimerkiksi jos pystysuoralla kuormalla nollakuorman poistava kuorma asetetaan alueelle 75 - 105°, pystysuoran komponentin osuus 15 on varsin pieni ja voidaan jopa jättää huomiotta nippikuor-man laskennassa. Sama pätee muillekin kuin pystysuuntaisille kuormitustilanteille.

Laakerin tarvitsema minimikuorma tuodaan telalle 1 vierin-20 tälaakeroitujen kuormituspyörien 9 avulla, jotka kuormitta vat telan 1 akselia 2 päälaakeripesän 3 vieressä. Kuormitus on suunnilleen vaakasuuntainen, joten sitä ei tarvitse huomioida edes kalanterin viivakuormalaskennassa. Laite voidaan tehdä myös muuhun suuntaan kuormittavaksi, mutta kuor-25 ma on huomioitava viivakuormalaskennassa. Vaakasuuntainen voima ei aiheuta merkittävää muodonmuutosta nippiin, joten se ei vaikuta kalanterin viivakuormaprofiiliin. Laite kytketään päälle edullisesti vain kalanterin nollakuorma-alueella ja sen lähellä. Laite soveltuu sekä termoteloille 30 ja polymeeriteloille, koska sillä ei siirretä telaa asemastaan vaan aiheutetaan ainoastaan kevyt kuorma. Teloihin lisätään vain kuormituspyöriä 9 vasten pyörivä kulutusrengas 7. Laite ei lisää telanvaihtoaikaa sillä se jää telanvaih-dossa kiinni kalanteriin. Kuormituspyörien kuormitus luo 7 daan esim. hydrauli- tai paineilmasylinterillä tai muulla suoran liikkeen aikaansaavalla toimilaitteella. Laitteessa on vipuvälitys jolla sylinterin voima välitetään kuormitus-pyörälle. Normaaliajolla, kun nollakuormaongelmaa ei ole, 5 laite ohjataan sylintereillä irti telan akselilta.

Edellä esitettyjen lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suoritusmuotoja. Keksinnön muissa suoritusmuodoissa kuormitus voidaan tehdä päälaakeripesään sijoitettavalla liuku-10 laakerielementillä. Se saa voitelunsa päälaakerin voitelu- piiristä. Erillinen vierintälaakeroitu laakeripesä telan akselilla on yksi mahdollinen ratkaisu. Kaikissa näissä voidaan ajatella käytettäväksi vetokuormitusta työnnön sijasta. Yksi ratkaisu järjestää vetokuormitus telalla tai 15 sen akselille on ketju- tai hihnalenkki, joka kiristetään määräkireyteen joko pysyvästi tai vain nollakuormavaaran ajaksi. Keksintöä voidaan soveltaa myös sylintereiden ja muiden pyörivien kone-elinten laakerointien yhteydessä. Kuormitus voidaan tehdä myös telan päässä vaipan vapaaksi 20 jäävällä alueella mikäli siinä on tilaa riittävästi.

Claims (10)

1. Menetelmä nollakuorman vähentämiseksi kuiturainakoneen sellaisen pyörivän kone-elimen (1) laakeroinnin yhteydessä, 5 jossa kone-elintä (1) kuormitetaan (Qi, Q2) kuormitussuun-nassa, tunnettu siitä, että kone-elimelle (1) asetetaan kuormitussuunnasta poikkeava kuormitus (F) ainakin nolla-kuormavaaran alueella toimittaessa siten, että poikkeava kuormitus asetetaan 75 - 105°, edullisesti 90°:n kulmaan 10 telojen kuormitusvoimiin nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poikkeava kuormittava voima (F) kohdistetaan telan akselille (2). 15

3. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poikkeava kuormittava voima (F) kohdistetaan telan (1) vaipalle. 20

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poikkeava kuormittava voima (F) kohdistetaan telan akselille (2) sovitetulle erilliselle laakerille. 25

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuormitettava kone-elin on ka-lanterin, erityisesti moninippikalanterin, tela.

6. Sovitelma pystysuunnassa kuormitettavan pyörivän kone- elimen (1) laakerin nollakuorma-alueen pienentämiseksi, johon pyörivään kone-elimeen kuuluu ainakin vaippa, kanna-tinakseli (2) ja akselille (2) sovitettu vierintälaakeri-tyyppinen päälaakeri (3), tunnettu ainakin yhdestä kuormi- tuselimestä (5 - 7) kuormitussuunnasta poikkeavan kuormituksen muodostamiseksi kone-elimelle (1) siten, että kuor-mituselimet (5 - 7) on sovitettu 75 - 105°, edullisesti 90°:n kulmaan pystysuuntaiseen kuormitusvoimaan nähden. 5

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että kuormituselimet (5 - 7) käsittävät akselille (2) sovitetun kuormitusrenkaan (7) ja suoran liikkeen aikaansaavan toimilaitteen (6) ja toimilaitteeseen (6) yhdistetyt 10 kuormituspyörät (5), jotka ovat painettavissa kuormitusren-gasta (7) vasten toimilaitteella.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 6-7 mukainen sovitelma, tunnettu akselille (2) sovitetusta erillisestä laakeri- 15 pesästä kuormitusvoiman siirtämiseksi akselille (2).

9. Jonkin patenttivaatimuksista 6-7 mukainen sovitelma, tunnettu elimistä poikkeavan kuormitusvoiman (F) kohdistamiseksi pyörivän kone-elimen (1) vaippaan. 20

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että se käsittää lenkkimäisen elimen vetokuormituksen muodostamiseksi.