FI121896B - Taipumasäädettävä tela ja järjestelmä - Google Patents

Description

TAIPUMASÄÄDETTÄVÄ TELA JA JÄRJESTELMÄ KEKSINNÖN ALA

5 Keksintö liittyy kuiturainakoneissa, edullisesti paperi-, kartonki- ja sellukoneissa, käytettävään taipumasäädettävään telaan. Keksintö liittyy myös järjestelmään taipumasäädettävän telan kuormittamiseksi. Erityisesti, mutta ei pelkästään, keksintö liittyy on-off venttiileillä toteutettuun vaipan kuormituksen ohjaukseen taipumasäädettävässä telassa, jossa kuormituselementin kuormitustoiminto on 10 erotettu voitelutoiminnosta.

KEKSINNÖN TAUSTA

Tunnetusti kuiturainakoneen taipumaltaan säädettävän telan vaippaa voidaan 15 kuormittaa sisäpuolelta hydraulisesti kuormituselementeillä.

Nykyisin telan akseliin ja vaipan väliin järjestettyjä kuormituselementtejä voi olla esimerkiksi 65 kappaletta yhdessä hydraulisesti kuormituselementeillä kuormitettavassa telassa. On esitetty myös teloja, joissa kuormituselementtien 20 ohjaus voi tapahtua ryhmissä tai yksittäin. Yksivyöhykkeisessä telassa kaikkien kuormituselementtien alla vaikuttaa sama paine, jota säädetään yhdellä kaikille kuormituselementeille yhteisellä venttiilillä. Monivyöhykkeisissä teloissa on kuormituselementit jaettu 2-8 elementin ryhmiin eli vyöhykkeisiin ja jokaisella vyöhykkeellä on oma säätöventtiili. Vyöhykemäärä on suurin, kun jokaisella o 25 kuormitusventtiilillä on oma venttiili eli kuormitusventtiilit ovat yksittäin ohjattuja, co Nykytekniikan mukaisissa teloissa on venttiilit sijoitettu telan ulkopuolelle.

i g Nykyisissä kuormituselementeissä on tyypillisesti yhdistetty kuormitus- ja x voitelutoiminto ja kuormituspainelinjan kautta syötetään myös voiteluöljy. Venttiili

CL

säätää virtaavan nesteen painetta. Voiteluöljyn paineistus kuormituspainetasolle O) 2 30 aiheuttaa suuremmat energiahäviöt kuin voiteluöljyn paineistus voitelupainetasolle.

° Voitelu- ja kuormituspainetasoon voidaan vaikuttaa kuormituselementin

C\J

mitoituksella.

2

Patenttijulkaisussa DE 3815462 on esitetty taipumasäädettävien telojen suoritusmuotoja, joissa vaipat on tuettu sisäpuolisesti hydrostaattisesti kuormituselementeillä. Julkaisussa esitetyssä ensimmäisessä telassa on kaikille kuormituselementeille yhteinen kuormituspaineen syöttölinja ja kaikille 5 kuormituselementeille yhteinen voitelusyöttölinja, ja molemmat syöttölinjat haarautuvat kuhunkin kuormituselementtiin. Ensimmäisen telan kuormituselementeissä kuormitus- ja voitelutoiminnot on eriytetty ja toteutettu eri hydraulilinjojen välityksellä. Julkaisussa esitetyssä toisessa telassa on kuormituselementtikohtaiset syöttölinjat yhdistettyä kuormitus- ja voitelutoimintoa 10 varten, jolloin kuormituspaine toteutetaan virtaavalla nesteellä, jonka läpivirtauksesta on muodostettu voiteluvirtaus. Julkaisussa DE 3815462 hydraulipaineita säädetään telan ulkopuolelta ilman telan sisäpuolisia venttiileitä.

Patenttijulkaisussa US 4183128 on esitetty taipumaltaan säädettävä tela, jossa 15 paineensäätöventtiilit on sijoitettu telan sisälle kunkin kuormituselementin yhteyteen.

Patenttijulkaisussa Fl 113794 on esitetty vyöhykkeittäin taipumaltaan säädettävä tela. Telan vaippaa kuormitetaan pareittain paineistettavilla hydraulisylintereillä, 20 joita ohjataan telan ulkopuolelle järjestetyllä digitaaliventtiilipakalla. Kutakin hydraulisylinteriparia paineistetaan omalla nesteensiirtokanavallaan, joka on kytketty digitaaliventtiilipakan yhteen on-off -venttiiliin. Telan sisällä tarvitaan paljon erillisiä nesteensiirtokanavia, jotka johtavat telan ulkopuolella sijaitseviin on-off -venttiileihin. Telan sisällä ei ole kuormitustoimintoa varten järjestettyjä δ 25 venttiileitä.

CM

CO

O

g Myös patenttijulkaisussa Fl 118820 on esitetty taipumakompensoitu tela, jossa x hydrostaattisten kuormituselementtien kuormitus- ja voitelutoiminto on yhdistetty.

□_ O) ? 30 Keksinnön eräänä päämääränä on toteuttaa vaihtoehtoinen tapa ? taipumasäädettävän telan kuormittamiseksi.

CM

3

YHTEENVETO

Keksinnön erään ensimmäisen näkökohdan mukaan tarjotaan kuiturainakoneen taipumasäädettävä tela, joka käsittää stationäärisen akselin, vaipan, joka on 5 järjestetty pyöritettäväksi akselin ympäri, ja akseliin tuetut kuormituselementit vaipan kuormittamiseksi sisäpuolelta hydraulisen paineväliaineen välityksellä, ja telassa kuormituselementeille on erilliset kuormituspainesyöttö ja voitelusyöttö. Telan sisäpuolelle on järjestetty joukko digitaaIihydrauIisiä ensimmäisiä kuormitusventtiileitä, joista kukin on järjestetty kuormituselementtikohtaisesti 10 virtausyhteyteen kuormituselementin käsittämän kuormitussylinterin kanssa.

Edullisesti ensimmäinen kuormitusventtiili käsittää ainakin kaksi sähköisesti ohjattavaa hydraulista on-off -venttiiliä, joista ainakin yksi ensimmäinen on-off -venttiili on tarkoitettu paineen lataukseen kuormitussylinteriin ja ainakin yksi toinen 15 on-off-venttiili on tarkoitettu paineen purkamiseen kuormitussylinteristä.

Edullisesti tela käsittää kaikille kuormituselementeille yhteisen syöttöpainelinjan, joka johtaa telan ulkopuolelta telan sisäpuolelle ja josta on järjestetty virtausyhteys ensimmäisille kuormitusventtiileille.

20

Edullisesti tela käsittää joukon paineenmittausvälineitä järjestettyinä kuormituselementtikohtaisesti paineyhteyteen kuormitussylinterien kanssa.

Edullisesti ensimmäinen kuormitusventtiili käsittää sähköisen o 25 paineenmittausvälineen, joka on paineyhteydessä ensimmäisen kuormitusventtiilin g käsittämään painelähtöön, joka johtaa kuormitussylinteriin.

00 o x Edullisesti kuormitusventtiiliä varten on kytketty pääteaste-elektroniikka ainakin

CL

kuormitusventtiilin käsittämien on-off-venttiilien kelojen ohjaamiseksi.

g 30

LO

o 5 Edullisesti pääteaste-elektroniikka on järjestetty kuormitusventtiilin lähelle telan

CM

sisälle.

4

Edullisesti telaan on järjestetty ainakin osa tiedonsiirtoväylää.

Edullisesti kuormituselementtikohtaiset pääteaste-elektroniikat on yhdistetty tiedonsiirtoväylään telan sisäpuolelta ulkopuolelle välitettävien 5 paineenmittausvälineiden mittaussignaalien ja/tai telan ulkopuolelta sisäpuolelle välitettävien on-off -venttiilien ohjaussignaalien välittämiseksi.

Keksinnön erään toisen näkökohdan mukaan tarjotaan järjestelmä jonkin keksinnön suoritusmuodon mukaisen taipumasäädettävän telan kuormittamiseksi, 10 joka järjestelmä käsittää telan ulkopuolelle sijoitetun sähköisen ohjausyksikön telan sisäpuolelle järjestettyjen digitaalihydraulisten ensimmäisten kuormitusventtiilien ohjaamiseksi kuormituselementtikohtaisesti.

Edullisesti järjestelmä käsittää toisen kuormitusventtiilin, joka on sijoitettu 15 syöttöpainelinjaan, kaikille ensimmäisille kuormitusventtiileille yhteisen painetason hallintaa varten. Edullisesti toinen kuormitusventtiili on järjestetty telan ulkopuolelle.

Edullisesti järjestelmä käsittää syöttöpainelinjaan kytketyn paineakun.

20

Edullisesti järjestelmä käsittää syöttöpainelinjaan kytketyn kuormituspumpun.

Edullisesti ohjausyksikkö on sovitettu vastaanottamaan kuormituselementtikohtaisia painetietoja; ohjausyksikkö on sovitettu määrittämään 25 ensimmäisten kuormitusventtiilien ohjaustietoja, jotka perustuvat kuormituselementtikohtaisiin painetietoihin, ohjausyksikköön sovitettuun o ensimmäisen kuormitusventtiilin hydraulipiirin matemaattiseen malliin ja cö ohjausyksikköön sovitettuun on-off venttiilien avautumista ja sulkeutumista co optimoivaan optimointiohjelmaan; ja ohjausyksikkö on sovitettu lähettämään telan x 30 sisälle määritetyt kuormituselementtikohtaiset ohjaustiedot ensimmäisten

CL

kuormitusventtiilien säätämiseksi.

CD

o

LO

£ Edullisesti järjestelmä käsittää kenttäputkiston, joka johtaa kuormituspumpulta C\| kuormituksen syöttöpainelinjaan.

35 5

Edullisesti kuormituksen syöttöpainelinjaan on sijoitettu kaikille kuomnituselementeille yhteisen painetason muutoksen suorittava hydrauliventtiili tai hydrauliventtiilistö. Tällä venttiilistöllä voidaan rampittaa painetta ja toteuttaa isoja painemuutoksia sekä aikaansaada esimerkiksi nipin sulkeminen ja 5 avaaminen. Järjestelmä voi olla konfiguroitu käyttämään kaikille kuormituselementeille yhteisen painetason muutoksen suorittavaa hydrauliventtiilistöä yhteisen painetason nosto- ja/tai laskutilanteessa. Järjestelmä voi olla konfiguroitu ohittamaan kaikille kuormituselementeille yhteisen painetason muutoksen suorittava hydrauliventtiilistö telan kuormitustilan ollessa jatkuva. 10 Järjestelmässä telan sisäiset syöttöpainelinjat voi olla kytketty suoraan telan ulkopuoliseen syöttöpainelinjaan, kun telan kuormitustila on jatkuva.

Joissakin suoritusmuodoissa kuormituspumput voidaan pysäyttää, kun syöttöpainelinja on varustettu paineakulla tai vastaavalla hydraulipainetta 15 ylläpitämään kykenevällä laitteella. Tällöin kuormitustoiminnon energiankulutusta voidaan vähentää.

Edullisesti järjestelmä käsittää telan ulkopuolisen ohjausyksikön telan kuormituksen ohjausta varten. Ohjausyksikkö voi vastaanottaa 20 kuormituselementtikohtaisesti toteutetun paineenmittauksen signaaleja. Paineenmittaus on edullisesti sähköinen. Ohjausyksikkö voi lähettää kuormituselementtikohtaisesti telan sisälle järjestetyille ainakin kahdelle on-off -venttiilille ohjaussignaaleja kuormituselementin paineen kasvattamiseksi ja/tai vähentämiseksi. Ohjausyksikkö voi ohjata laskemaan kuormituksen o 25 syöttöpainelinjan paine siten, että kuormituselementtikohtaiset on-off -venttiilit οό aikaansaavat telan p i k a-avaukseen johtavan paineenlaskun i oo kuormituselementeissä.

0 1 CC Q_

Telan ulkopuolisen ohjaustekniikan toteuttavaan ohjausyksikköön voidaan ? 30 esimerkiksi ohjelmistotekniikan avulla järjestää toimimaan kuormituselementin ? hydraulipiirin matemaattinen malli esimerkiksi kutakin kuormitusventtiiliä varten,

C\J

joka voi yhdessä on-off -venttiilien avautumista ja sulkeutumista optimoivan säätöohjelman kanssa päättää kunkin on-off -venttiilin avautumis- ja 6 sulkeutumishetken. On-off -venttiilien määrän ollessa vähäinen, jopa kaksi kappaletta kuormituselementtiä kohti, on optimointi helppoa ja optimoinnin tarve voi jäädä hyvin vähäiseksi. Telan ulkopuolisen ohjaustekniikan toteuttaminen onnistuu nopealla kiertoajalla toimivalla ohjausyksiköllä, joka voi olla esimerkiksi 5 teollisuus-PC, sekä on-off -venttiilien pääteaste-elektroniikalla (sinänsä tunnettua tehoelektroniikkaa), jolla voidaan on-off -venttiilin tilanvaihtohetkellä tuottaa on-off -venttiilin kelalle voimakas jännite tilanvaihdon nopeuttamiseksi. On-off-venttiilien kelojen tarvitsema tehoelektroniikka voi olla järjestetty myös telan sisälle lähelle keloja.

10

Edullisesti järjestelmä käsittää tiedonsiirtoväylän. Tiedonsiirtoväylä voi olla teollisuusstandardin mukainen tiedonsiirtoväylä. Tiedonsiirtoväyläksi soveltuu esimerkiksi Profibus-väylä. Tiedonsiirtoväylää voidaan käyttää telan ulkopuolisen ohjausyksikön yhdistämiseksi telan sisäpuolelle järjestettyjen toimi- ja 15 mittauslaitteiden kanssa. Tiedonsiirtoväylää voidaan käyttää telasta mitattavan mittaustiedon kuten kuormituselementtikohtaisten painetietojen välittämiseen ohjausyksikölle. Tiedonsiirtoväylää voidaan käyttää telan ulkopuolisen ohjausyksiköltä telan toimilaitteille lähetettävien ohjaussignaalien välittämiseen telan kuormituksen ohjaamiseksi. Toimilaitteiden yhteydessä käytettävä 20 pääteaste-elektroniikka tai tehoelektroniikka voi olla kytketty tiedonsiirtoväylän välityksellä ohjausyksikköön.

Koelaitteiden yhteydessä on havaittu, että suljetun tilan paineen säätö voidaan suorittaa vähäisellä määrällä on-off -venttiileitä, jopa kahden on-off -venttiilin δ 25 avulla kuormituselementtiä kohden. Keksinnön avulla voidaan vähentää

CVJ

ώ merkittävästi käytettävien hydrauliventtiilien lukumäärää verrattuna tunnettuihin g taipumasäädettävien telojen kuormituselementteihin, joissa virtaus venttiilin lävitse x kasvaa kuormituksen funktiona. Venttiilien määrän pysymisestä pienenä ja

CL

vähenemisestä tunnettuun tekniikkaan verrattuna seuraa useita etuja. Koska on- CT> ? 30 off -venttiilin rakenne voidaan toteuttaa yksinkertaisena ja lujatekoisena, g yksittäinen venttiili on toimintavarma ja hyvän viansietokyvyn omaava C\| komponentti. Siten useita on-off -venttiilejä käsittävästä telasta voidaan tehdä luotettava ja varmatoiminen, ja voidaan säästää ylläpito- ja huoltokustannuksissa.

7

On-off -venttiileillä toteutettavalla taipumakompensoidun telan kuormitus-toiminnolla voidaan säästää energiaa telan käytön aikana, koska on-off -venttiili on rakenteeltaan ja toiminnaltaan periaatteessa vuodoton. Tarvittaessa 5 kuormituspumput voidaan pysäyttää, esimerkiksi kun kuormituksen syöttöpainelinja varustetaan paineakulla. Joidenkin edullisten suoritusmuotojen mukaan kuormituselementin voitelutoiminnon energiankulutusta voidaan myös pienentää verrattuna tunnetun tekniikan mukaiseen telaan. On-off -venttiileillä erillään voitelutoiminnosta toteutettava kuormitustoiminto tarjoaa erään työkalun 10 telan energiankäytön optimointiin myös siten, että se mahdollistaa kuormituselementtien voiteluvirtauksen optimoinnin kuormituksesta riippumattomalla tavalla. On-off -venttiileillä toteutettavaa telavaipan sisäpuolista kuormitustoimintoa voidaan hyödyntää myös hydrodynaamisten kuormituselementtien yhteydessä.

15

Esillä olevan keksinnön eri suoritusmuotoja kuvataan tai on kuvattu vain keksinnön jonkin tai joidenkin näkökohtien yhteydessä. Alan ammattimies ymmärtää, että keksinnön jonkin näkökohdan mitä tahansa suoritusmuotoa voidaan soveltaa keksinnön samassa näkökohdassa ja muissa näkökohdissa yksinään tai 20 yhdistelmänä muiden suoritusmuotojen kanssa.

KUVIOIDEN LYHYT ESITTELY

Keksintöä kuvataan nyt esimerkinomaisesti viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa: δ 25

CM

g kuvio 1 esittää erästä ensimmäistä taipumasäädettävää telaa, jonka g kuormitustoiminto on järjestetty telan sisäpuolisten on-off -hydrauliventtiilien x avulla;

X

CL

kuvio 2 esittää erästä kuormituselementtiä, jossa voitelutoiminto on erotettu

O

? 30 kuormitustoiminnosta; m £ kuvio 3 esittää erästä ensimmäistä venttiilikytkentää yksittäisen C\| kuormituselementin kuormitustoimintoa varten ja joka soveltuu pienien muutostilojen hallintaan; 8 kuvio 4 esittää kuvion 3 venttiilikytkentää yhdistettynä tehoelektroniikkaan joillakin sähköisillä kytkennöillä; kuvio 5 esittää erästä toista venttiilikytkentää, joka on sijoitettu telan ulkopuolelle syöttöpainelinjaan ja joka soveltuu kaikkiin kuormituselementteihin vaikuttavan 5 painetason muutoksen tekemiseen kuten painetilan rampitukseen; kuvio 6 esittää erästä ensimmäistä tapaa ensimmäisten venttiili kytkentöjen tehoelektroniikkojen kytkemiseksi esimerkiksi sarjamuodossa väylään; kuvio 7 esittää erästä toista tapaa ensimmäisten venttiilikytkentöjen tehoelektroniikkojen kytkemiseksi esimerkiksi tähtimuodossa väylään; 10 kuvio 8 esittää kuvion 1 tyyppisen telan erästä toista suoritusmuotoa.

YKSITYISKOHTAINEN SELITYS

Seuraavassa selostuksessa samanlaisilla viitemerkinnöillä tarkoitetaan saman 15 kaltaisia osia. On huomattava, että esitettävät kuviot eivät ole kokonaisuudessaan mittakaavassa, ja että ne lähinnä palvelevat vain keksinnön suoritusmuotojen havainnollistamistarkoitusta.

Kuvio 1 esittää taipumasäädettävää telaa, jonka vaippaa 1 kuormitetaan toisen 20 telan vaippaa 8 kohti kuiturainan käsittelemiseksi (esimerkiksi puristamiseksi) telojen vaippojen 1; 8 väliinsä muodostamassa nipissä. Vaippaa 1 kuormitetaan sisäpuolelta kuormituselementeillä 6, joita on esimerkinomaisesti esitetty olevan telassa kuusi kappaletta. Kuormituselementin 6 liikutettava kuormituselin 7 on sovitettu kuormituksen aikana vasten vaipan 1 sisäpintaa ja toisesta päästään δ 25 kuormituselementit 6 on tuettu telan kiinteään akseliin 2. Akseli 2 on tuettu

CVJ

oo päistään akselitukien 4 kuten laakeripesien avulla telan ulkopuoliseen i g rakenteeseen, esimerkiksi paperikoneen runkoon tai lattiaan 5. Edullisesti akseli 2 x on kiinnitetty käytön aikana pyörimättömäksi, mutta akselin kiertoasemaa voidaan

CL

säätää akselitukien 4 varassa mm. telan suuntaamiseksi. Vaipan 1 ja akselin 2 ? 30 väliin on sovitettu päätytiivisteet 3 telan sisälle muodostuvan voiteluainetilavuuden ? tiivistämiseksi, o

CM

Kuormituselementtejä 6 kuormitetaan on-off —hyd rau I i ventti Mien Pi ... Pn avulla.

9

Kuormituselementeissä 6 voitelutoiminto on erotettu kuormitustoiminnosta. Kuormituselementtien 6 kuormittamiseksi tarvitaan kuormitushydrauliikka-järjestelmä, joka käsittää esimerkiksi kuormituspumpun hydraulikoneikolla, kenttäputkiston (ei esitetty kuvioissa) ja kuormituselementtikohtaiset 5 kuormituslinjat. Kuviossa 1 kuormitusta säätävät kuormitusventtiilit on sijoitettu telan sisälle, jolloin ei tarvita telan päästä johdettuja kuormituselementtikohtaisia kuormituslinjoja. Telan sisään on johdettu kuormituksen syöttöpainelinja Ps, josta muunnetaan kuormituselementeille 6 haluttu paine. Koska säädetään suljetun tilan (kuormituselementin 6 kuormitussylinterin 20) painetta ja virtausta ei esiinny tästä 10 tilasta, säätö voidaan toteuttaa jopa kahdella on-off -venttiilillä. Järjestelyssä jokaisen kuormituselementin painetta mitataan, edullisesti sähköisellä paineenmittauksella PTi...PTN. Sähköisen paineenmittauksen etuna on mahdollisuus reagoida nopeasti paineen muutostiloihin sekä kuormituselementtien 6 kuormitussylintereiltä 20 telan ulkopuoliseen ohjaustekniikkaan johdettavien 15 signaalijohtimien edellyttämä vähäinen tilan- ja huollontarve.

Telan ulkopuolisen ohjaustekniikan toteuttavaan ohjausyksikköön (ei esitetty kuvioissa) voidaan esimerkiksi ohjelmistotekniikan avulla järjestää toimimaan kuormituselementin hydraulipiirin matemaattinen malli, joka voi yhdessä on-off -20 venttiilien avautumista ja sulkeutumista optimoivan säätöohjelman kanssa päättää kunkin on-off -venttiilin avautumis- ja sulkeutumishetken. On-off -venttiilien määrän ollessa vähäinen, jopa kaksi kappaletta kuormituselementtiä kohti, on optimointi helppoa ja sen tarve on hyvin pientä. Telan ulkopuolisen ohjaustekniikan toteuttaminen onnistuu nopealla kiertoajalla toimivalla o 25 ohjausyksiköllä, joka voi olla esimerkiksi teollisuus-PC, sekä on-off -venttiilien co pääteaste-elektroniikalla (sinänsä tunnettua tehoelektroniikkaa), jolla voidaan on- cp g off -venttiilin tilanvaihtohetkellä tuottaa on-off -venttiilin kelalle voimakas jännite x tilanvaihdon nopeuttamiseksi.

CL

o> 2 30 Kuviossa 1 kuormitusta varten tarvittavaa hydraulinestettä syötetään telaan telan 2 ulkopuolelta akseliin 2 muodostetun syöttöpainelinjan Ps kautta, joka on kaikille ^ kuormituselementeille 6 yhteinen. Syöttöpainelinja Ps haarautuu telan sisäpuolella, edullisesti akselin 2 sisällä, kutakin kuormituselementtiä 6 varten järjestettyyn on- 10 off -venttiilikytkentään P^ ... PN. Kultakin on-off -kuormitusventtiilikytkennältä hydraulipainevirtaus johdetaan hydraulikanavaa pitkin edullisesti akselin sisällä kunkin kuormituselementin 6 käsittämään kuormitussylinteriin 20.

5 Säädettäessä kuormituselementin 6 kuormituspainetta vähäisellä määrällä on-off -venttiileitä, on paineen nostoja lasku halutussa ajassa tietyllä rampilla edullista toteuttaa kaikille kuormituselementeille yhteisen painetason rampituksella. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi digitaaliventtiilitekniikan mukaisella paineventtiilillä 50 (kuvio 5), jolla telan ulkopuolelta voidaan nostaa, laskea ja ylläpitää kaikille 10 kuormituselementeille yhteistä painetasoa tasolla, josta on lyhyt matka siirtyä kuormituselementtikohtaisiin paineisiin on-off -säädön avulla. Telan jatkuvassa kuormitustilassa kaikille kuormituselementeille yhteinen paineventtiili 50 voidaan ohittaa ja telan sisäiset on-off -venttiilit Pi ... PN ovat suoraan syöttöpainelinjaan Ps kytkettyjä. Tällöin kuormituspumput voidaan tarvittaessa pysäyttää, kun 15 kuormituksen syöttöpainelinja Ps on varustettu esim. paineakulla, koska on-off-venttiilit Pi ... Pn ovat periaatteessa vuodottomia. Siten kuormitustoiminnon energiankulutusta voidaan pienentää.

Eräitä edullisia on-off-kuormitusventtiilikytkentöjä Pi ... Pn on esitetty kuvioissa 3 20 ja 4. Tällaisilla kuormitusventtiileillä Pi ... PN voidaan hallita ja säätää kuormituselementtien 6 pieniä kuormituksen muutoksia. Syöttöpainelinjan Ps painetasoa hallitaan telan ulkopuolelle järjestetyllä syöttöpäineventtiilistölIä 50, joka on kytketty syöttöpainelinjaan Ps. Syöttöpä i n e ve n tti i I i stöl I ä 50 voidaan tehdä kaikille kuormituselementeille 6 yhteisiä painetason muutoksia. Erästä edullista o 25 syöttöpaineventtiilistöä 50 on esitetty kuviossa 5.

i

CO

o g Kuormituselementtien 6 läpi virtaa voiteluainetta vaipan 2 sisäpuolelle, x Voiteluvirtaus tuodaan kuormituselementeille 6 esimerkiksi voitelupainelinjaston

CL

Qs kautta, joka voi haarautua kunkin kuormituselementin voiteluainevirtausta

05 J

? 30 säätäville voiteluventtiileille Qi ... Qn- Voitelusyöttö kullekin kuormituselementille ? on siten erillinen kuormituspainesyötöstä. Erillisvoiteluvirtauksen toteuttamista ei

C\J

käsitellä tarkemmin tässä yhteydessä. Voiteluaine poistetaan telan ulkopuolelle vaipan 2 sisäpuolelta esimerkiksi akselin 2 alapuolelta poistolammikosta 19 11 poistokanavan 9 kautta. Poistokanava 9 on järjestetty telan akselin 2 sisälle ja poistovirtaus voidaan johtaa saman tai toisen akselin 2 pään kautta kuin sisäänmenovirtaus.

5 Kuviossa 2 on esitetty erästä kuvion 1 telassa käytettäväksi soveltuvaa kuormituselementtiä 6, jossa voitelutoiminto on erotettu kuormitustoiminnosta. Kuormituselementti 6 käsittää telan vaipan 1 sisäpinnan suuntaan kuormitettavan männän 7 ja männästä erillisen varren 10, joka on sovitettu männän helman 11 sisäpuolelle muodostettuun voiteluainesylinteriin 12. Varsi 10 on kiinnitetty 10 kiinteästi telan akseliin 2, tarkemmin esimerkiksi akseliin 2 muodostettuun poteroon 13. Varsi 11 on tiivistetty akselin 2 suhteen ja kuormituselementin 6 ja vaipan 1 väliin johdettava voiteluainevirtaus johdetaan akselin 2 kautta varren 10 sisälle järjestettyyn voiteluainevirtauskanavaan 14.1, joka päätyy voiteluainesylinteriin 12. Voiteluainesylinteristä 12 johtaa toinen 15 voiteluainevirtauskanava 14.2 männän otsapintaan 15 muodostettuun voiteluainepoteroon 16. Voiteluainesylinterin 12 tilavuus voi vaihdella männän 7 liikkeen mukana, jolloin voiteluainevirtauskanavan 14.1, 14.2 yhteispituus muuttuu. Voiteluainepoterosta 16 voiteluaine virtaa otsapinnalle 15, joka muodostaa osan kuormituselementin 6 liukukengästä.

20

Kuormituselementin 6 kuormitussylinterin 20 rajaavat väliinsä potero 13, varsi 10 ja männän 7 helma 11. Männän 7 helman 11 sisäpinnan ja varren 10 väliin on asennettu ensimmäinen tiiviste 17. Männän 7 helman 11 ulkopinnan ja poteron 13 pinnan väliin on asennettu toinen tiiviste 18. Ensimmäinen tiiviste 17 ja toinen o 25 tiiviste 18 muodostavat kuormitussylinteristä 20 painetiiviin ja sallivat männän 7 οό liikkeen. Ensimmäinen tiiviste 17 estää voiteluainevirtauksen ja kuormitusta varten

0 J

i g olevan hydraulinesteen sekoittumisen.

CC

CL

Kuormituselementin 6 voitelutoiminto voidaan toteuttaa järjestämällä kuvion 1 2 30 varteen 10 ensimmäinen voiteluaineen virtauskanava 14.1, johon ? voiteluainevirtaus voi tulla akselin 2 kautta järjestyn voiteluaineen syöttökanavan

CM

Qs kautta. Virta us ka n a vasta 14.1 voiteluaine päätyy varren 10 ja männän 7 rajoittamaan sylinteritilavuuteen 12, josta edelleen mäntään 7 muodostetun toisen 12 voiteluainevirtauskanavan 14.2 kautta männän 7 otsapintaan 15 muodostettuun voiteluainesyvennykseen 16. Voiteluaineen sopivalla paineella otsapinnan 15 ja vaipan 2 sisäpinnan välissä on sopiva voiteluainekalvo kuormitustilanteessa.

5 Kuvio 3 esittää kuormituselementtikohtaista kuormitusventtiiliä Pi...Pn, toisin sanoen on-off -venttiilikytkentää, joka käsittää kaksi on-off -venttiiliä. Ensimmäisellä on-off -venttiilillä 30 lisätään painetta ja toisella on-off -venttiilillä 31 vähennetään painetta kuormituselementin 6 kuormitussylinterissä 20. On-off-venttiileitä 30, 31 ohjataan siten, että ensimmäisen on-off -venttiilin 30 ollessa 10 aukiasennossa toinen on-off -venttiili 31 on kiinniasennossa (paineen nosto) ja päinvastoin (paineen purku). Syöttöpainelinja Ps yhtyy kuormitusventtiiliin Pi...Pn painetulossa 32. Kuormitusventtiiliin Pi...Pn painelähtö 33 on järjestetty virtaus-ja paineyhteyteen kuormitussylinterin 20 kanssa. Painetulo 32 on yhdistetty ensimmäisen on-off -venttiilin 30 tulopuolelle ja painelähtö 33 on yhdistetty 15 ensimmäisen on-off -venttiilin 30 lähtöpuolelle. Toinen on-off -venttiili 31 on yhdistetty tulopuoleltaan painelähtöön 33 ja lähtöpuoleltaan vaipan 1 ja akselin 2 väliseen lammikkoon 19.

Kuormitusventtiili Pi...Pn käsittää painelähtöön 33 yhdistetyn ohjatun 20 vastaventtiilin 34. Kuormituselementin 6 pika-avaus suoritetaan ohjatulla vastaventtiilillä 34 poistamalla syöttöpaine syöttöpainelinjasta Ps. Vastaventtiilin 34 purkupuoli on yhdistetty lammikkoon 19. Kuormitusventtiili Pi...Pn käsittää painelähtöön 33 yhdistetyn sähköisen paineenmittausanturin PT.

δ 25 Kuvio 4 esittää kuormitusventtiiliä Pi...Pn, jonka ensimmäisen on-off-venttiilin 30

(M

g kela ja toisen on-off -venttiilin 31 kela on kytketty tehoelektroniikkaan 40 g sähköisillä kytkennöillä vastaavasti 35 ja 36. Sähköinen kytkentä 35; 36 voi olla x toteutettu esimerkiksi parikaapelilla. Lisäksi paineenmittausanturin PT signaalitieto

CL

voidaan välittää sähköisellä kytkennällä 37 pääteaste-elektroniikan 40 kautta

O

? 30 eteenpäin 41 telan ulkopuolelle. Tehoelektroniikan ja telan ulkopuolen välinen ? tiedonvälitys voidaan toteuttaa esimerkiksi teollisuusväylän 41 avulla.

(M

Kuvio 5 esittää erästä toista kuormitusventtiiliä 50, joka on sijoitettu telan 13 ulkopuolelle syöttöpainelinjaan Ps ja joka soveltuu kaikkiin kuormituselementteihin 6 vaikuttavan painetason muutoksen tekemiseen kuten painetilan rampitukseen. Kuormitusventtiilin 50 tulopuoli on kytketty esimerkiksi hydraulipumpulta johtavaan hydraulilinjaan. Tulopuoleen on yhteydessä kuormitusventtiilin 50 perinteinen 5 hydrauliventtiili 51, jolla säädetään ensimmäiselle on-off —venttiilille 52 johtavan hydraulinesteen painetta. Telaan johtavan syöttöpainelinjan Ps rampitus halutulle kuormituksen vakiotasolle voidaan toteuttaa avaamalla ensimmäinen on-off -venttiili 52, joka on kytketty perinteisen hydrauliventtiilin 51 jälkeen. Ensimmäisen on-off -venttiilin 52 lähtöpuolelta on virtausyhteys telaan johtavaan 10 syöttöpainelinjaan Ps sekä toiseen on-off -venttiiliin 53 ja kolmanteen on-off -venttiiliin 54. Toinen 53 ja kolmas on-off -venttiili 54 ovat painetason noston aikana suljettuja. Painetasoa laskettaessa ensimmäinen on-off -venttiili 52 on suljettu ja toinen on-off -venttiili 53 on avattu. Viivakuorma voidaan säätää olemaan esimerkiksi 100 kN syöttöpaineen tasolla noin 10 bar. Ohitettaessa toisen 15 kuormitusventtiilin 50 paineensäätötoiminto ensimmäinen on-off-venttiili 52 ja toinen on-off -venttiili 53 ovat suljettuja ja kolmas on-off -venttiili 54 avataan, jolloin esimerkiksi hydraulipumpulta tai paineakulta johtava hydraulilinja on suoraan yhteydessä telaan johtavaan syöttöpainelinjaan Ps.

20 Kuvio 6 esittää ensimmäisten kuormitusventtiilien Pi...Pn tehoelektroniikkojen 40.1 ... 40.N kytkentää sarjamuodossa väylään 41 ja kuvio 7 esittää ensimmäisten kuormitusventtiilien Pi...Pn tehoelektroniikkojen kytkentää tähtimuodossa väylään 41. Väylä 41 voi olla sarja- ja tähtimuotoisen väylän yhdistelmä, joka voi käsittää tähtimäisen kytkentäosia 42 ja/tai yksittäisten tähtihaarojen 41 solmupisteitä 43.

δ 25

CVJ

oo Kuvio 8 esittää kuvion 1 tyyppisen telan erästä toista suoritusmuotoa, joka käsittää i oo kutakin ensimmäistä kuormitusventtiiliä Pi-..Pn varten 0 1 kuormituselementtikohtaisen pääteaste-elektroniikan 40.1 ... 40.N telan sisällä.

CL

Pääteaste-elektroniikat 40.1 ... 40.N kytketty väylän 41 välityksellä telan ° 30 ulkopuoliseen ohjausyksikköön (ei esitetty).

o δ

CM

Edellä esitetty selitys tarjoaa ei-rajoittavia esimerkkejä keksinnön joistakin suoritusmuodoista. Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö ei kuitenkaan 14 rajoitu esitettyihin yksityiskohtiin vaan, että keksintö voidaan toteuttaa myös muilla ekvivalenttisilla tavoilla. Esitettyjen suoritusmuotojen joitakin piirteitä voidaan hyödyntää ilman muiden piirteiden käyttöä.

5 Edellä esitettyä selitystä täytyy pitää sellaisenaan vain keksinnön periaatteita kuvaavana selostuksena eikä keksintöä rajoittavana. Täten keksinnön suojapiiriä rajoittavat vain oheistetut patenttivaatimukset.

δ

(M

co o oo o

X

en

CL

σ> o δ o δ

(M

Claims (14)

15

1. Kuiturainakoneen taipumasäädettävä tela, joka käsittää stationäärisen akselin (2), vaipan (1), joka on järjestetty pyöritettäväksi akselin (2) ympäri, ja 5 akseliin (2) tuetut kuormituselementit (6) vaipan (1) kuormittamiseksi sisäpuolelta hydraulisen paineväliaineen välityksellä, ja telassa kuormituselementeille (6) on erilliset kuormituspainesyöttö (Ps) ja voitelusyöttö (Qs), tunnettu siitä, että telan sisäpuolelle on järjestetty joukko digitaalihydraulisia ensimmäisiä kuormitusventtiileitä (Pi...PN), joista kukin on järjestetty 10 kuormituselementtikohtaisesti virtausyhteyteen kuormituselementin (6) käsittämän kuormitussylinterin (20) kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tela, tunnettu siitä, että ensimmäinen kuormitusventtiili (Pi...Pn) käsittää ainakin kaksi sähköisesti ohjattavaa hydraulista 15 on-off -venttiiliä (30,31), joista ainakin yksi ensimmäinen on-off -venttiili (30) on tarkoitettu paineen lataukseen kuormitussylinteriin (20) ja ainakin yksi toinen on-off -venttiili (31) on tarkoitettu paineen purkamiseen kuormitussylinteristä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tela, tunnettu siitä, että tela käsittää 20 kaikille kuormituselementeille (6) yhteisen syöttöpainelinjan (Ps), joka johtaa telan ulkopuolelta telan sisäpuolelle ja josta on järjestetty virtausyhteys ensimmäisille digitaalihydraulisille kuormitusventtiileille (Pi...Pn).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen tela, tunnettu siitä, että tela o 25 käsittää joukon sähköisiä paineenmittausvälineitä (PTi...PTn) järjestettyinä cö kuormituselementtikohtaisesti paineyhteyteen kuormitussylinterien (20) kanssa. 00 0

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen tela, tunnettu siitä, että CL ensimmäinen kuormitusventtiili (Pi...PN) käsittää sähköisen CD 2 30 paineenmittausvälineen (PTi...PTn), joka on paineyhteydessä ensimmäisen ^ kuormitusventtiilin käsittämään painelähtöön (33, Pz), joka johtaa C\J kuormitussylinteriin (20). 16

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen tela, tunnettu siitä, että kuormitusventtiiliä (Pi...Pn) varten on kytketty pääteaste-elektroniikka (40) ainakin kuormitusventtiilin käsittämien on-off-venttiilien (30,31) kelojen ohjaamiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen tela, tunnettu siitä, että pääteaste- elektroniikka (40) on järjestetty kuormitusventtiilin (Ρ^.Ρν) lähelle telan sisälle.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen tela, tunnettu siitä, että telaan on järjestetty ainakin osa tiedonsiirtoväylää (41). 10

9. Patenttivaatimuksen 7 ja 8 mukainen tela, tunnettu siitä, että kuormituselementtikohtaiset pääteaste-elektroniikat (40.1 ...40.N) on yhdistetty tiedonsiirtoväylään (41) telan sisäpuolelta ulkopuolelle välitettävien paineenmittausvälineiden (ΡΤι.,.ΡΤν) mittaussignaalien ja/tai telan ulkopuolelta 15 sisäpuolelle välitettävien on-off -venttiilien (30,31) ohjaussignaalien välittämiseksi.

10. Järjestelmä jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukaisen taipumasäädettävän telan kuormittamiseksi, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää telan ulkopuolelle sijoitetun sähköisen ohjausyksikön telan sisäpuolelle järjestettyjen 20 digitaalihydraulisten ensimmäisten kuormitusventtiilien (Pi...PN) ohjaamiseksi kuormituselementtikohtaisesti.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää toisen kuormitusventtiilin (50), joka on sijoitettu telan 25 ulkopuolelle syöttöpainelinjaan (Ps), kaikille ensimmäisille kuormitusventtiileille ^ (Pi...Pn) yhteisen painetason hallintaa varten. i

12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että o järjestelmä käsittää syöttöpainelinjaan (Ps) kytketyn paineakun. £ 30

13. Jonkin patenttivaatimuksen 10-12 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, O ? että järjestelmä käsittää syöttöpainelinjaan (Ps) kytketyn kuormituspumpun. o

° 14. Jonkin patenttivaatimuksen 10-13 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, 35 että ohjausyksikkö on sovitettu vastaanottamaan kuormituselementtikohtaisia 17 painetietoja (PTi...PTN); ohjausyksikkö on sovitettu määrittämään ensimmäisten kuormitusventtiilien (Ρι.,.Ρν) ohjaustietoja, jotka perustuvat kuormituselementtikohtaisiin painetietoihin, ohjausyksikköön sovitettuun ensimmäisen kuormitusventtiilin (Pi...PN) hydraulipiirin matemaattiseen malliin ja 5 ohjausyksikköön sovitettuun on-off venttiilien avautumista ja sulkeutumista optimoivaan optimointiohjelmaan; ja ohjausyksikkö on sovitettu lähettämään telan sisälle määritetyt kuormituselementtikohtaiset ohjaustiedot ensimmäisten kuormitusventtiilien (Pi...PN) säätämiseksi. δ (M i 00 o 00 o X en CL σ> o δ o δ (M 18