FI61738C - FOERFARANDE VID TILLVERKNING AV STENVALS FOER PAPPERSMASKIN - Google Patents

Description

6173861738

Menetelmä paperikoneen kivitelan valmistuksessa Förfarande vid tillverkning av stenvals för pappersmaskinMethod for making a paper machine design Förfarande vid tillverkning av stenvals för pappersmaskin

Keksinnön kohteena on menetelmä paperikoneen kivitelan, etenkin pu-ristintelan, valmistuksessa kivitelan toiminnan yhteydessä ilmenevien taipumien vähentämiseksi tai eliminoimiseksi.The invention relates to a method for reducing or eliminating deflections occurring in connection with the operation of a paper machine design, in particular a press roll.

5 Luonnonkiveä, etenkin harmaata graniittia on kauan käytetty paperikoneen telojen raaka-aineena. Koska riittävän suuria virheettömiä gra-niittikappaleita paperikoneen suuria teloja varten ei ole helposti saatavissa, on pyritty löytämään graniittia korvaavia materiaaleja, jotka eivät kuitenkaan kiven eräiden erinomaisten ominaisuuksien ta-10 kia ole kiven käyttöä korvanneet ja syrjäyttäneet. Graniittia yleensä pidetäänkin parhaana materiaalina kovapintaisille puristinteloille mm. siksi, että graniittitela voidaan kunnostaa ja uusia ilman, että sen pinnan ominaisuudet muuttuvat.5 Natural stone, especially gray granite, has long been used as a raw material for paper machine rolls. Since sufficiently large defect-free granite bodies for the large rolls of a paper machine are not readily available, efforts have been made to find materials to replace granite which, however, have not replaced or displaced the use of stone due to some excellent properties of the stone. Granite is generally considered to be the best material for hard-surfaced press rolls, e.g. because the granite roll can be refurbished and renewed without changing its surface properties.

15 Esimerkkinä kivitelan koosta mainittakoon hakijan toimittama tähän mennessä maailman suurin graniittitela, jonka halkaisija on 1600 mm ja vaippapinnan pituus 9250 mm.15 An example of the size of the design is the largest granite roll in the world to date, supplied by the applicant, with a diameter of 1600 mm and a casing surface length of 9250 mm.

Kivitelan kiviaineen eri ainesosat saattavat jaukautua epätasaisesti 20 mistä johtuen sen lämpölaajenemiskertoimet aineen eri kohdissa voivat olla erilaiset. Tämän takia telan käyttäytymistä vaihtelevissa lämpötiloissa ei aina voida laskennallisesti aivan tarkasti ennustaa.The different constituents of the rock roll aggregate may be unevenly distributed 20, as a result of which its coefficients of thermal expansion at different points in the material may be different. For this reason, the behavior of the roll at varying temperatures cannot always be predicted quite accurately by calculation.

Käytännössä onkin kivitelojen kohdalla huomattavaksi epäkohdaksi ha-25 vaittu se, että täysin suoraksi hiottuun ja valmiiksi kiillotettuun kivitelaan syntyy taipumia, mitkä ovat erittäin haitallisia silloin kun kivitela toimii puristintelana, esim. hakijan "Sym-Press"-puristi-men (tavaramerkki) sileäpintaisena keskustelana, jonka yhteyteen muodostuu ainakin kaksi puristinnippiä. Taipumat aikaansaavat nippipaineen 30 epätasaista jakautumista, mikä näkyy puristimella käsitellyn rainan epätasaisena kosteusprofiilina.In practice, a significant disadvantage of the designs is the fact that the perfectly straight and pre-polished designs are deflected, which are very detrimental when the design acts as a press roll, e.g. as a smooth surface of the applicant's "Sym-Press" press (trademark) , in connection with which at least two press nips are formed. The deflections cause an uneven distribution of the nip pressure 30, which is reflected in the uneven moisture profile of the press-treated web.

2 61 7382 61 738

Esillä oleva keksintö esittää yksinkertaisen ja tehokkaan menetelmän kivitelan mainittujen taipumien syntymisen ehkäisemiseksi. Tässä tarkoituksessa keksinnön menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista, se että kivitelan lieriövaippa hiotaan lopulliseen muotoonsa olen-5 naisesti samassa lämpötilassa kuin missä kyseinen kivitela tulee paperikoneessa toimimaan.The present invention provides a simple and effective method for preventing said deflections from occurring. To this end, the method of the invention is mainly characterized in that the cylindrical shell of the embodiment is ground to its final shape at substantially the same temperature as where the embodiment will operate in a paper machine.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioihin.In the following, the invention will be described in detail with reference to the figures of the accompanying drawing.

1010

Kuvio 1 esittää erästä esimerkkiä kivitelasta, jonka yhteydessä keksintöä sovelletaan.Figure 1 shows an example of an embodiment in which the invention is applied.

Kuvio 2 esittää graafisesti erään graniittitelan taipumaa pintalämpö-15 tilan funktiona.Figure 2 shows graphically the deflection of a granite roll as a function of surface heat-15 space.

Seuraavassa selostetaan keksinnön taustaksi aluksi erään kiviten rakenne. Tarkemmin kuviossa 1 esitetyn telan rakenne ja valmistusmenetelmä selviävät hakijan FI-patentista n:o 57 989.In the following, the structure of a stone will first be described as a background of the invention. The structure and manufacturing method of the roll shown in Figure 1 are described in more detail in the applicant's FI patent No. 57,989.

2020

Kuviossa 1 esitetty kivitela käsittää luonnonkiveä esim. harmaata graniittia olevan yhtenäisen vaipan 10, joka on yhtä kappaletta oleva graniittilieriö, jonka keskelle on porattu verraten suuri reikä 14. Reiän 14 halkaisija on esim. n. 50 % graniittivaipan 10 halkaisijasta. 25The embodiment shown in Figure 1 comprises a uniform sheath 10 of natural stone, e.g. gray granite, which is a one-piece granite cylinder with a relatively large hole 14 drilled in the middle. The diameter of the hole 14 is e.g. about 50% of the diameter of the granite sheath 10. 25

Graniittivaipan 10 reikään on sijoitettu akseliputki 13, jonka sisälle molempiin päihin on kiinnitetty kivitelan akselitapit 12a ja 12b, joiden päissä on laakerointiosat 11a ja 11b. Akseliputki 13 ulottuu graniittivaipan 10 ulkopuolelle niin, että sen päälle voidaan sijoit-30 taa rengasmaiset päätylaipat 15a ja 15b, joiden väliin graniittivaip-pa 10 puristetaan.A shaft tube 13 is placed in the hole of the granite sheath 10, inside which shaft shafts 12a and 12b of the design are attached to both ends, the ends of which have bearing parts 11a and 11b. The shaft tube 13 extends outside the granite sheath 10 so that annular end flanges 15a and 15b can be placed on it, between which the granite sheath 10 is pressed.

Graniittivaipan 10 telan akselin keskiviivaan C-C nähden keskittämistä varten on graniittivaipan 10 reiän 14 reunoihin työstetty urat, 35 joihin on sovitettu keskitysrenkaat 16, joiden sisäosat vastaavat akseliputken 13 ulkopintaan.In order to center the granite shell 10 with respect to the center line C-C of the roll axis, grooves 35 are machined in the edges of the hole 14 of the granite shell 10, in which centering rings 16 are arranged, the inner parts of which correspond to the outer surface of the shaft tube 13.

3 617383,61738

Mm. keksinnön taustan selvittämiseksi tutkittiin kivitelan taipumia huoneenlämmössä ja tätä kylmemmässä telan ollessa paperikoneen ulkopuolella. Tällöin todettiin lämpötilalla olevan selvä vaikutus telan taipumaan. Mittauksia jatkettiin saman kivitelan ollessa asennettuna 5 käyttöpaikalleen paperikoneeseen. Ensimmäisessä taipumamittauksessa telan pintalämpötila oli noin +20°C, mikä vastasi melko tarkkaan ympäristön lämpötilaa. Paperikoneen käynnistyttyä taipumaa ja pintalämpötilaa mitattiin ensimmäisten kahden päivän aikana 12 h välein. Tämän jälkeen mittausten väli harvennettiin 24 h ja suoritettiin mittauksia 10 viikon ajan. Viimeisessä tarkistusmittauksessa telan pintalämpötila oli stabiloitunut noin +53°C ja taipuma oli noin 0,25 mm telan keskikohdalta mitattuna.Among other things, in order to find out the background of the invention, the deflections of the design were studied at room temperature and colder when the roll was outside the paper machine. In this case, the temperature was found to have a clear effect on the deflection of the roll. Measurements were continued with the same design installed in 5 locations on the paper machine. In the first deflection measurement, the surface temperature of the roll was about + 20 ° C, which corresponded quite closely to the ambient temperature. After the paper machine was started, the deflection and surface temperature were measured every 12 h during the first two days. Thereafter, the measurement interval was reduced by 24 h and measurements were performed for 10 weeks. In the last check measurement, the surface temperature of the roll had stabilized at about + 53 ° C and the deflection was about 0.25 mm measured from the center of the roll.

Edellä käsiteltyjen mittausten tulokset on esitetty graafisesti ku-15 viossa 2, johon on myös lisätty jo aiemmin mitatut arvot. Kaikkien mittausarvojen perusteella taipuma-lämpötilariippuvuudelle on laskettu lineaarinen regressiosuora, jonka yhtälö on tutkitulla telalla y - 0,00659 x - 0,0848 ± 0,0356 (1) 20 missä y on taipuma telan keskikohdalla millimetreinä ja x on telan pintalämpötila °C.The results of the measurements discussed above are shown graphically in Figure 2, to which the previously measured values have also been added. Based on all measured values, a linear regression line has been calculated for the deflection-temperature dependence, the equation of which is y - 0,00659 x - 0,0848 ± 0,0356 (1) 20 for the roll under study where y is the deflection at the center of the roll in millimeters and x is the roll surface temperature ° C.

Kaikki mittausarvot sekä niistä laskettu regressiosuora on esitetty 25 kuviossa 2. Käyrä 1 esittää vaihetta, jossa kivitela jäähtyy ulkona, käyrä 2 vastaavasti vaihetta, jossa kivitela lämpiää huoneilmassa ja käyrä 3 tilannetta, jossa kivitela on sijoitettuna paperikoneeseen. Pistekatkoviivalla on esitetty yhtälön (1) regressiosuoraa.All measured values and the regression line calculated from them are shown in Fig. 2. Curve 1 shows the stage in which the design cools out, curve 2 shows the stage in which the design heats up in room air and curve 3 shows the situation in which the design is placed in a paper machine. The dotted line shows the regression line of Equation (1).

30 Korrelaatiokerroin r on 0,967168 ja selitysprosentti 93,5. Kun huomioidaan telan pintalämpötilan ja keskilämpötilan välinen, telan lämpökapasiteetista johtuva ero, voidaan katsoa telan taipuman olevan käytännössä kokonaan lämpötilasta riippuva ja lineaarinen tutkitulla lämpötila-alueella.30 The correlation coefficient r is 0.967168 and the explanation percentage is 93.5. Considering the difference between the surface temperature and the average temperature of the roll due to the heat capacity of the roll, the deflection of the roll can be considered to be practically completely temperature-dependent and linear over the temperature range studied.

Ennestään tunnetusti kivitelan ulkopinnan viimeistely suoritetaan hiomakoneessa, jossa tela pyörii oman akselinsa varassa. Ulkopinta hio- 35 61738 4 taan joko hiomakiveä tai timanttihiontaa käyttäen sylinteriksi, jonka pinnan karkeus on luokkaa 1,6 pm. Tämän jälkeen suoritetaan telan tasapainotus.As is known, the finishing of the outer surface of the design is carried out in a grinding machine in which the roller rotates on its own axis. The outer surface is ground using either abrasive stone or diamond grinding into a cylinder with a surface roughness of the order of 1.6. The roll is then balanced.

5 Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä kivitela, etenkin graniitti-tela, telanhiomakoneessa lämmitetään esim. vesisuihkuilla siihen lämpötilaan, jossa tela tulee toimimaan paperikoneessa esim. sen puris-tinosassa. Telan hionta lopulliseen muotoonsa suoritetaan keksinnön mukaisesti tässä telan toimintalämpötilaa vastaavassa samassa lämpö-10 tilassa. Näin saadaan telan kiviaineksen epätasaisesta lämpölaajenemisesta johtuvat muotovirheet kompensoiduksi siten, että kun näin hiottu tela sijoitetaan paperikoneen puristinosaan, ei siinä esiinny lainkaan lämpötilan muutoksista johtuvia taipumia.In the method according to the present invention, the design, in particular the granite roll, in the roll grinder is heated, e.g. by water jets, to the temperature at which the roll will operate in the paper machine, e.g. in its press section. The grinding of the roll to its final shape is carried out according to the invention in this same thermal state corresponding to the operating temperature of the roll. In this way, the shape defects due to the uneven thermal expansion of the aggregate of the roll are compensated so that when the roll thus ground is placed in the press section of the paper machine, there are no deflections due to temperature changes.

15 Kivitelan normaali toimintalämpötila paperikoneen puristinosassa on n. 35,..40°C. Jos puristinosan yhteydessä käytetään vedenpoiston tehostamisessa ns. höyrylaatikkoa, jonka rakenne on tarkemmin esitetty esim. hakijan US-patentissa n:o 4,163,688, on kivitelan toimintalämpötila n. 50..,55°C.15 The normal operating temperature of the stone roll in the press section of the paper machine is approx. 35, .. 40 ° C. If, in connection with the press section, the so-called the steam box, the structure of which is described in more detail in e.g. U.S. Patent No. 4,163,688, has an operating temperature of about 50.55 ° C.

20 Käytännössä on havaittu, että kivitelan toimintalämpötila paperikoneen keskiosassa on hieman korkeampi kuin kivitelan päätyjen läheisyydessä. Tällöin voidaan esillä olevan keksinnön menetelmä toteuttaa myös niin, että kivitelan hiominen suoritetaan siten, että sen 25 keskiosa lämmitetään lämpötilaan, joka vastaa kivitelan keskiosan toimintalämpötilaa ja päätyjen läheiset alueet lämmitetään lämpötilaan, joka vastaa näiden alueiden toimintalämpötilaa. Tällainen telan toimintalämpötilaa jäljittelevä lämpötilaprofiili voidaan saada aikaan esim. vesisuihkulaitteita käyttäen, joista syötetään kivitelan tiet-30 tyihin kohtiin lämpötilaltaan säädettyä vettä.20 In practice, it has been found that the operating temperature of the design in the middle of the paper machine is slightly higher than in the vicinity of the ends of the design. In this case, the method of the present invention can also be carried out by grinding the bead so that its center portion is heated to a temperature corresponding to the operating temperature of the center portion and the areas near the ends are heated to a temperature corresponding to the operating temperature of these regions. Such a temperature profile mimicking the operating temperature of the roll can be achieved, for example, by using water jet devices, from which temperature-controlled water is fed to certain points in the design.

Eräs vaihtoehtoinen tapa kivitelan lämmittämiseksi hionnan aikana keksinnössä tarkoitettuun lämpötilaan on se, että järjestetään hiottavan telan yhteyteen kuumavesiallas, jossa on lämpötilaltaan säädettyä vettä, 35 jonka yhteydessä tela pyörii.An alternative way of heating the design during grinding to the temperature referred to in the invention is to provide a hot water pool with temperature-controlled water 35 in connection with the grinding roll, in connection with which the roll rotates.

5 617385,61738

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan luonnollisesti käyttää sekä uusien kivitelojen teossa että vanhojen telojen kunnostuksessa.The method according to the invention can, of course, be used both in making new designs and in renovating old rolls.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän kek-5 sinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella.The following are claims within the scope of which the various details of the invention may vary within the scope of the inventive idea.

Claims (7)

6173861738 1. Menetelmä paperikoneen kivitelan, etenkin puristintelan, valmistuksessa kivitelan toiminnan yhteydessä ilmenevien taipumien vähentämiseksi tai eliminoimiseksi, tunnettu siitä, että kivitelan lieriövaippa (10) hiotaan lopulliseen muotoonsa olennaisesti samassa 5 lämpötilassa kuin missä kyseinen kivitela tulee paperikoneessa toimimaan.A method for reducing or eliminating deflections during the operation of a paper machine design, in particular a press roll, characterized in that the cylindrical shell (10) of the design is ground to its final shape at substantially the same temperature as the design will operate in the paper machine. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kivitelan lieriövaippa (10) hiotaan lopulliseen muotoonsa lämpö- 10 tilassa n. 35...40°C.Method according to Claim 1, characterized in that the cylindrical shell (10) of the design is ground to its final shape at a temperature of about 35 to 40 ° C. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sellaiset kivitelat, jotka toimivat paperikoneen puristimen sellaisena telana, jonka yhteydessä käytetään höyrylaatikkoa, hiotaan 13 lopulliseen muotoonsa lämpötilassa, joka on n. 50...55°C.A method according to claim 1, characterized in that such designs, which act as a roll of a paper machine press in connection with which a steam box is used, are ground 13 to their final shape at a temperature of about 50 to 55 ° C. 4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kivitelan lieriövaipan (10) hiominen lopulliseen muotoonsa suoritetaan kivitelan aksiaalisuunnassa eri lämpötiloissa, jotka 20 eri lämpötilat olennaisesti vastaavat kyseisen kivitelan vastaavien kohtien toimintalämpötiloja paperikoneessa.A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the grinding of the cylindrical shell (10) of the design into its final shape is performed in the axial direction of the design at different temperatures, which different temperatures substantially correspond to the operating temperatures of the respective points in the paper machine. 3. Patenttivaatimuksen 1,2,3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiottavan kivitelan lämmittäminen kyseiseen lämpötilaan 25 suoritetaan vesisuihkulaitteita hyväksikäyttäen.Method according to Claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the heating of the grinding design to said temperature 25 is carried out using water jet devices. 6. Patenttivaatimuksen 1,2,3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kivitelan lämmittäminen kyseiseen lämpötilatasoon suoritetaan käyttäen hyväksi vesiallasta, jossa on lämpötilaltaan säädettyä 30 vettä, jonka yhteydessä hiottava kivitela pyörii.Method according to Claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the heating of the design to said temperature level is carried out using a water basin with temperature-controlled water, in connection with which the grinding design rotates.