FI122748B - Kiinnirullain kuiturainan jatkuvatoimiseksi kiinnirullaamiseksi - Google Patents

Description

Kiinnirullain kuiturainan jatkuvatoimiseksi kiinnirullaamiseksi -Upprullningsanordning för kontinuerligt upprullning av fiberbana

Keksintö koskee kiinnirullainta kuiturainan kiinnirullaamiseksi jatkuvatoimisesti tampuuritelan ympärille konerullaksi, joka kiinnirullain käsittää: 5 - rullaussylinterin nipin muodostamiseksi ki in n i ru I latta va n konerullan kanssa, - rungon, joka on järjestetty konerullan kannattelemiseksi ja johon runkoon on liitetty vierintäkisko, jota pitkin konerullan ytimenä toimiva tampuuritela on siirrettävissä x-suunnassa tampuuritelan laakeripesiä vierittämällä, -jossa kiinnirullaimessa kuituraina on kiinnirullattavissa oskilloidusti konerullalle.

10 Kiinnirullain on laite, joka rullaa jatkuvana kuiturainana tuotettavan materiaalin rul-lamuotoon konerullaksi. Kuiturainan tuotantoprosessissa kiinnirullaus on yleensä ensimmäinen osaprosessi, jossa jatkuva tuotanto katkaistaan sekvensseittä in jatkuvaksi. Konerulla muodostetaan rullausytimenä toimivan tampuuritelan ympärille eli yhdellä konerullalla olevalla kuiturainalla on alku ja loppu. Jatkuva trendi alalla 15 on konerullien koon jatkuva kasvu, joka aiheuttaa jatkuvan kehitystarpeen kiinnirul-laimiin. Tampuuritelan mitoitus käytännössä määrää konerullan maksimikoon. Koska kyseessä on kuitenkin dynaaminen ympäristö ja kuituraina on erilaisille vioille herkkä rullattava materiaali, on kiinnirullaimen suorittama tehtävä paperi- tai kartonkikoneen hyötysuhteen ylläpitäjänä erittäin merkittävä. Konerullien koon jat-20 kuvan kasvun takana eräänä syynä on halu saada kuiturainan tuotantoon entistä vähemmän tuotantoa haittaavia tai häiritseviä ja hyötysuhdetta alentavia alkuja ja loppuja.

Fl-patentissa 91383 (EP 0483092 B1) esitetty menetelmä siirsi aikoinaan konerullien koon uuteen suuruusluokkaan, kun konerullan alkuosa kyettiin rakentamaan 25 rullattavan kuiturainan ominaisuuksien kannalta hyvällä tavalla. Alkuosan merkitys ^ korostuu, kun rullattavan kuiturainan määrää lisätään, koska alkuosa toimii rullan

LO

o rakenteen ’’perustuksena”. Eräänä tekniikkaa kehittävänä piirteenä tässä oli edisti tyksellinen ensiö- ja toisiokeskiökäyttöjen avulla aikaansaatu konerullan kesii; kiömomentti, joka mahdollisti monipuolisten rullausparametrien käytön konerullan

CL

30 rakentamisessa. Tätä ratkaisua edeltävä tekniikan taso oli ns. pope-rullain, jossa $ konerulla rakennettiin painamalla konerullaa vetävää rullaussylinteriä vasten, jol-

CD

§ loin konerulla muodostettiin rullaussylinterin ja konerullan välisen kitkan avulla.

o

(M

US-patentissa 5 370 327 esitetty menetelmä toi alalle aikoinaan ensimmäisiä kertoja ajatuksen, että konerulla rakennettaisiin yhdessä vertikaalitasossa siten, että 35 konerulla olisi koko rullauksen ajan horisontaalisten kiskojen päällä samalla verti- 2 kaalikorkeudella. FI 91383:ssakin oli esitetty tämän tyyppinen ratkaisu, mutta siinä ennen rullauksen aloitusta tampuuritelaa liikutetaan pope-tyyppisesti alkuase-maan. US-patentissa 5 370327 liikkuva rullaussylinteri mahdollistaa tampuuritelan keskiön säilymisen vakiotasossa. Tämän ratkaisun eräs etu on nippivoiman sää-5 dön vaihtuminen konerullan puolelta tapahtuvasta kuormittamisesta vakiomassai-sen rullaussylinterin puolelta tapahtuvaan kuormittamiseen.

Edellä esitettyjen alan toisen sukupolven kiinnirullainten ’’pioneeripatenttien” lisäksi on olemassa laaja valikoima erilaisia sovellusmuotoja, joissa näissä kahdessa patentissa selostettuja periaatteita on edelleen kehitetty. Eräs tällainen on US-10 patentti 6354531, joka selostaa useita eri vaihtoehtoja järjestää kuituraina konerullalle oskilloidusti. Julkaisu WO 2007/010094 A2 esittää myös eräitä mahdollisia ratkaisuja kuiturainan kiinnirullaamiseksi oskilloidusti.

Eräässä myynnissä olevassa jatkuvatoimisessa kiinnirullaimessa oskillointi toi-siorullauksessa tapahtuu konerullaa ja rullaussylinteria konesuunnassa poikkeut-15 tarinalla, eli kuiturainaa taitetaan. Tätä on selostettu tarkemmin julkaisussa DE 19939506. Tämä ratkaisu vaatii liikuteltavissa olevan rullaussylinterin ja voi siten vaikuttaa tulevan kuiturainan kireysprofiiliin.

Hakijan OptiReel Plus nimikkeellä myytävässä jatkuvatoimisessa kiinnirullaimessa oskilloidaan konerullaa poikkisuunnassa toisiorullauksen aikana siten, että kone-20 rullaa x-suunnassa siirtäviä ja kuormaa kannattelevia kantokelkkoja liikutetaan myös y-suunnassa.

Tämän keksinnön kuvauksen yhteydessä käytetään seuraavia nimityksiä selostuksen helpottamiseksi: konesuunnasta (machine direction, MD) käytetään nimien tystä x-suunta, poikkisuunnasta (cross direction, CD) käytetään nimitystä y-suunta o 25 ja korkeussuunnasta (elevation) käytetään nimitystä z-suunta. Kuiturainan tulo- lo suunnasta käytetään nimitystä ylävirran suunta ja kuiturainan menosuunnasta ni-

O

mitystä alavirran suunta. Rullausytimestä käytetään tässä yhteydessä nimitystä ^ tampuuritela, mutta yhtälailla sitä voitaisiin nimittää rullausakseliksi.

CC

Q_ ^ Keksinnön tavoitteena on kehittää ratkaisu, joka mahdollistaa yksinkertaisen ja g 30 varmatoimisen kiinnirullaimen, jolla voidaan haluttaessa kiinnirullata kuituraina os- § killoidusti. Keksinnön eräänä tavoitteena on myös aikaansaada ratkaisu, joka rul- o 0X1 lausperiaatteeltaan perustuu tunnettuun tapaan muodostaa konerulla rullaussylin terin avulla.

3

Keksinnön mukaiselle kiinnirullaimelle on tunnusomaista, että vierintäkisko on järjestetty runkoon nähden y-suunnassa liikutettavaksi tampuuritelan oskilloivan liikeradan aikaan saamiseksi.

Näin konerullan poikkisuuntainen oskillointi hoidetaan liikuttelemalla tampuuritelan 5 vierintäkiskoa poikkisuunnassa konerullan seuratessa mukana. Vierintäkiskon alle on järjestetty laakerointiosat, joissa liukupinnat luistavat herkästi pienikitkaisina toisiaan vasten. Edullisesti tätä varten vierintäkiskon ja rungon väliin on järjestetty tasomainen liukulaakerointi konerullan massan aiheuttaman kuorman kantamiseksi.

10 Tietyissä suoritusmuodoissa vierintäkisko on liitetty apurunkoon, joka on jäyhyys-momentiltaan vierintäkiskoa suurempi ainakin z-ja y-suunnassa, jonka apurungon ja rungon väliin on järjestetty tasomainen liukulaakerointi konerullan massan aiheuttaman kuorman kantamiseksi. Edelleen erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa ratkaisussa kiskon liikettä ohjaavaksi elementiksi vierintäkiskon tai apurun-15 gon ja rungon väliin on järjestetty ohjaava johde vierintäkiskon y-suuntaisen liikkeen ohjaamiseksi.

Riittävällä konerullan oskilloinnilla vähennetään häiriöitä, jotka kuiturainan kapeat vanat voivat aiheuttaa kiinnirullaukseen tai konerullan rakenteeseen. Näitä ovat muun muassa konerullan päädyistä tapahtuvan ilman poistumisen hankaloitumi-20 nen tai estyminen, kuiturainan konerullassa muodostuva venymävanaisuus ja vastaavat muut ongelmat. Nämä mahdolliset ongelmat lisääntyvät kun konerullan halkaisija kasvaa ts. vaikutus on kertaantuva. Yleisesti oskillointi, jossa kuiturainaa poikkeutetaan y-suunnassa kiinnirullauksen aikana reunasta reunaan mittana muutamasta sentistä noin kymmenen sentin luokkaan, on riittävä häivyttämään ^ 25 vanaisuuden aiheuttamat ongelmat. Tärkeää on myös sovittaa kuiturainan oskil- ^ lointipituus sopivaksi, jotta kuituraina ei veny tarpeettomasti oskilloinnin seurauk- o sena. Oskillointipituus L0Sk = v* t0Sk jossa v on tuotantonopeus ja t0Sk on aika, jossa yksi edestakainen oskillointiliike tehdään. Esimerkiksi kun oskillointisyklin kesto on x puolitoistaminuuttia ja kuiturainan tuotantonopeus on 1800 m/min, oskillointipituu- 30 deksi saadaan 2700 metriä, joka on useimmissa tapauksissa riittävä.

LO

2 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin oheisiin kuvioihin viit- § taamalla, joissa kuvioissa:

CM

kuviossa 1 esitetään keksinnön ensimmäinen sovellusmuoto, kuviossa 2 esitetään keksinnön toinen sovellusmuoto.

4

Sovellusmuoto 1: kuviossa 1 esitetty sovellusmuoto esittää rakenteen, jossa vie-rintäkiskon 23 ja rungon 20 välissä on apurunko 21, jonka avulla varmistetaan riittävä kuorman kantokyky ja jäykkyys sekä z-suunnassa että y-suunnassa. Erityinen tavoiteltava ominaisuus tällä apurungolla 21 on sen riittävä jäykkyys z-suunnassa.

5 Tällöin konerullan 6 massan aiheuttama kuorma jakaantuu x-suunnassa ja (y-suunnassa) riittävän suurelle pinta-alalle tasomaisella laakeripinnalla 25. Oskilloin-tiliike toteutetaan toimilaitteilla 30, joita on vierintäkiskon matkalla riittävän monta kappaletta tarvittavan oskillointivoiman aikaan saamiseksi. Vierintäkiskon suoruuden varmistamiseksi koko vierintäkiskon pituudelta apurunko varmistaa jäykkyy-10 den myös y-suunnassa. Jäykkyyden varmistamiseksi termi jäyhyysmomentti on kuvaavin suoraan geometriasta laskettavissa oleva parametri.

Kuviossa 1 on esitetty eräs sovellusmuoto vierintäkiskon oskillointimekanismista ja sen laakeroinnista. Kuviossa on esitetty tampuuritelan laakeripesä 58, joka vierii kiinnirullauksen edetessä vierintäkiskoa 23 pitkin x-suunnassa. Varsinainen vierin-15 täkisko 23 on kiinnitetty apurunkoon 21. Apurungon 21 ja rungon 20 väliin on järjestetty riittävän herkkä tasomainen liukulaakerointi 25, joka kantaa konerullan aiheuttaman kuorman (z-suunnassa) ja mahdollistaa y-suuntaisen liikkeen. Konerullan massa voi olla juuri ennen vaihtoa jopa 200 000 kg, jolloin tampuuritelan 5 yhden päädyn kuormitukseksi tulee 100 000 kg. Konerullan 6 massa käsittää sekä 20 konerullalle rullatun kuiturainan W massan että tampuuritelan 5 massan. Tämä yh-teismassan aiheuttama kuormitus välitetään runkojen 20 kannatettavaksi siten, että tampuuritelan 5 päätyalueellä olevan tampuuritelan vaipan 51 kanssa yhtenä kappaleena pyörivän akselin 52 ympärillä on holkkimainen, pyöriväksi laakeroitu laakeripesä 58, jonka välityksellä kuorma siirtyy vierintäkiskoille 23. Tampuuritelan 25 päässä on kytkin 59, jonka sisällä oleva käytön 8 kytkin pysyy oskilloinnin aikana samassa asemassa y-suunnassa, joten käytön 8 voimansiirtoakseli 80 on pituu-o deltaan muuttuva.

CM

ih 9 Oskilloitaessa konerullaa 6 konerullan massa aiheuttaa poikittaisliikkeen kitkavoi- ™ man, joka on Ρμ = M*g*p, jossa M on massa, g on gravitaatiokiihtyvyys ja μ on pin- | 30 tojen välinen kitkakerroin. Liukupintana voidaan käyttää esimerkiksi Oy Johnson ^ Metall Ab:n RIMET:iä, jonka kitkakerroin μ tällaisessa sovelluksessa on noin 0,07.

co Eräässä tarkoitukseen soveltuvassa tasomaisessa liukulaakerissa 25 on teräsrun- co o ko ja teflon-lyijyseosta käsittävää materiaalia liukupintana. Taulukkoarvona eräälle o ^ tällaiselle laakerille on esitetty esimerkiksi 80 MPa:n maksimi pintapaine, joka täy- 35 tyy ottaa huomioon liukulaakerin dimensioita suunniteltaessa. Edelleen tasomainen liukulaakerointi 25 voi käsittää useita erillisiä laakerielementtejä, jotka voidaan 5 järjestää edullisimmin x-suuntaisesti peräkkäin. Tasomainen liukulaakeri 25 voi olla kestovoideltu tai syötettävän voiteluaineen avulla voideltu.

Sovellusmuoto 2: kuviossa 2 esitetyssä sovellusmuodossa vierintäkiskon 21 ja rungon 20 välissä ei ole apurunkoa vaan suoraan tasomainen liukulaakerointi 25. 5 Tämä toteutusmuoto on hyvin käyttökelpoinen kohteissa, joissa konerullan 6 massat ovat nykymittapuun mukaan pieniä, jolloin itse vierintäkiskon jäykkyys on riittävä. Muilta osin konstruktion osat vastaavat kuviossa 1 esitettyjä rakenneosia ja niiden numerointia sekä edellä selostettuja piirteitä ja vaihtoehtoja.

Edelleen erään edullisen, sekä suoritusmuotoa 1 että suoritusmuotoa 2 koskevan 10 suoritusmuodon mukaisessa ratkaisussa vierintäkiskon 23 liikettä ohjaavaksi elementiksi vierintäkiskon 23 tai apurungon 21 ja rungon 20 väliin on järjestetty ohjaava johde 26 vierintäkiskon 23 y-suuntaisen liikkeen ohjaamiseksi. Edullisesti ohjaava johde 26 on järjestetty z-suuntaista kuormaa kantamattomaksi, jolloin kaikki z-suuntainen kuormitus saadaan kohdistettua tasomaisten liukulaakerien 25 15 kannettaviksi.

Edelleen erään suoritusmuodon mukaisessa ratkaisussa poikkisuuntainen liike tehdään epäkeskopyörien avulla. Oskillointiakselin pyöritys voidaan toteuttaa esimerkiksi sähkömoottori + vaihdeyhdistelmallä. Vakio-oskillointiliike voidaan toteu-taa yhteen suuntaan pyörityksellä ja maksimimäärää pienempi edestakaisella liik-20 keellä. Vaihtoehtoisesti epäkeskot voidaan korvata vipumekanismilla. Vierintäkiskon 23 y-suuntaisen liikkeen aikaansaava toimilaite 30 voi siten käsittää epäkes-kon, vipumekanismin tai muun vastaavan edestakaisen liikkeen aikaansaavan järjestelyn. Toimilaitteiden 30 yhteensä tuottaman voiman tulee ylittää aiemmin mainittu kitkavoima FM, jotta oskillointi toimii.

C\J

o 25 Edullisesti kiinnirullaimen hoito -ja käyttöpuolelle on omat toimilaitteensa 30, jotka tn on sähköisesti tahdistettu keskenään. Tampuuritelan 5 käytön 8 kytkintä oskilloi-

O

^ daan samassa tahdissa kuin vierintäkiskojakin.

c Muilta osin kiinnirullain voi käyttää tunnettuja tai muuten soveltuvia kiinnirullainten ^ rakenneratkaisuja. Esimerkiksi ensiörullaus voidaan tehdä tunnetulla, perinteisellä g 30 kääntömenetelmällä tai kiskokannatteisesti, jolloin rullaussylinteri väistää alaspäin, o kun ensiörullauksen aikana muodostettavaa konerullaa siirretään x-suunnassa o ^ eteenpäin.

Kuten alan ammattilaiselle on ilmeistä, keksintö ja sen suoritusmuodot eivät rajoitu edellä kuvattuihin suoritusmuotoesimerkkeihin. Patenttivaatimusten sisältämät 6 tunnuspiirteiden olemassaoloa kuvaavat ilmaukset, esimerkiksi ’’runkoon on liitetty vierintäkisko”, ovat avoimia siten, että tunnuspiirteiden esittäminen ei poissulje sellaisten muiden tunnuspiirteiden, joita ei ole esitetty itsenäisissä tai epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa, olemassaoloa.

5

C\J

δ

(M

tn o i

(M

X

en

CL

h-· m co

CD

O) o o

(M

7

Kuvioissa esitetyt viitenumerot: 1 kiinnirullain 10 rullaussylinteri 5 20 runko 21 apurunko 23 vierintäkisko 25 tasomainen liukulaakerointi 26 johde 10 30 toimilaite 5 tampuuritela 51 tampuuritelan vaippa 52 tampuuritelan akseli 58 laakeripesä 15 59 kytkin 6 konerulla 8 käyttö 80 voimansiirtoakseli N nippi 20 W kuituraina

C\J

δ

(M

i tn o i

(M

X

en

CL

h-· m co

CD

O) o o

(M

Claims (10)

1. Kiinnirullain (1) kuiturainan (W) kiinnirullaamiseksi jatkuvatoimisesti tampuuri-telan (5) ympärille konerullaksi (6), joka kiinnirullain (1) käsittää: - rullaussylinterin (10) nipin (N) muodostamiseksi kiinnirullattavan konerullan (6) 5 kanssa, - rungon (20), joka on järjestetty konerullan (6) kannattelemiseksi ja johon runkoon (20) on liitetty vierintäkisko (23), jota pitkin konerullan (6) ytimenä toimiva tampuu-ritela (5) on siirrettävissä x-suunnassa tampuuritelan (5) laakeripesiä (58) vierittämällä, 10 -jossa kiinnirullaimessa (1) kuituraina (W) on kiinnirullattavissa oskilloidusti kone-rullalle (6), tunnettu siitä, että - vierintäkisko (23) on järjestetty runkoon (20) nähden y-suunnassa liikutettavaksi tampuuritelan (5) oskilloivan liikeradan aikaan saamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiinnirullain (1), tunnettu siitä, että vierintä- kiskon (23) ja rungon (20) väliin on järjestetty tasomainen liukulaakerointi (25) konerullan (6) massan aiheuttaman kuorman kantamiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiinnirullain (1), tunnettu siitä, että vierintäkisko (23) on liitetty apurunkoon (21), joka on jäyhyysmomentiltaan vierintäkiskoa 20 (23) suurempi ainakin z- ja y-suunnassa, jonka apurungon (21) ja rungon (20) vä liin on järjestetty tasomainen liukulaakerointi (25) konerullan (6) massan aiheuttaman kuorman kantamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen kiinnirullain, tunnettu siitä, että vierinee täkiskon (23) tai apurungon (21) ja rungon (20) väliin on järjestetty ohjaava johde 0 25 (26) vierintäkiskon (23) y-suuntaisen liikkeen ohjaamiseksi. i m

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiinnirullain, tunnettu siitä, että vierintäkis- ^ kon (23) y-suuntainen liike saadaan aikaan toimilaitteen (30) avulla. X CC

“ 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiinnirullain, tunnettu siitä, että vierintäkis- jo kon (23) y-suuntaisen liikkeen aikaansaava toimilaite (30) käsittää epäkeskon, vi- o) 30 pumekanismin tai muun vastaavan edestakaisen liikkeen aikaansaavan järjeste- 1 ly n.

7. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kiinnirullain, tunnettu siitä, että tasomainen liukulaakerointi (25) käsittää useita erillisiä laakerielementtejä.

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kiinnirullain, tunnettu siitä, että ohjaava johde (26) on järjestetty z-suuntaista kuormaa kantamattomaksi.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiinnirullain, tunnettu siitä, että tasomainen liukulaakeri (25) on kestovoideltu.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiinnirullain, tunnettu siitä, että tasomainen liukulaakeri (25) on syötettävän voiteluaineen avulla voideltu.