FI66041B - Foerfarande foer torkning av en poroes bana i en laongzonspress - Google Patents

Description

1 66041

Menetelmä huokoisen rainan kuivaamiseksi pitkävyöhykepuris-timessa Tämän keksinnön kohteena on menetelmä huokoisen rai-5 nan, kuten paperi- tai kartonkirainan kuivaamiseksi, jonka menetelmän mukaisesti - märkä raina johdetaan yhden kuivaushuovan varaan tai kahden kuivaushuovan väliin, - raina ja kuivaushuopa saatetaan ilmanpoistokäsitte-10 lyn alaisiksi, - raina ja kuivaushuopa tai -huovat johdetaan nestettä läpäisemättömän pintaelementin väliin, jotka muodostavat pidennetyn puristusvyöhykkeen , - raina saatetaan puristusvyöhykkeessä molempien pin-15 taelementtien puolelta puristuksen alaiseksi ja - kuivaushuopaan tai -huopiin kehitetään rainan puristuksen ajaksi alipaine.

Paperi- ja kartonkikoneista on tunnettua, että puris-tinosassa voidaan vedenpoistoa nopeuttaa ja lisätä sekä kuu-20 mentamalla märkää rainaa ennen sen menoa puristusnippiin että pitämällä rainan viereinen tai viereiset kuivaushuovat alipaineisina puristustapahtuman aikana.

Rainan lämmittämistä ennen puristusta on käytetty teollisessa tuotannossa vain tavallisten telanipeistä muo-25 dostuvien puristinten yhteydessä (esim. FI-patenttihakemuk-set 761398, 763434, 770538), vaikkakin pienimittakaavaista esilämmittämistä on suunniteltu käytettävän myös eräässä erikoisessa pitkävyöhykepuristusmenetelmässä (FI-patentti-hakemus 802106).

30 Kuivaushuovan pitäminen alipaineisena puristusnipissä käyttäen rei'itettya puristintelaa ja telan sisäistä imulaa-tikkoa on aivan yleistä teollisessa käytössä. Pitkävyöhyke-puristimissa sensijaan on vain harvoin suunniteltu käytettävän puristuksen aikana alipaineisena pidettyä kuivaushuopaa. 35 Tällainen suunnitelma on esitetty mainitussa FI-patenttiha-kemuksessa 802106, jossa kuitenkin käytetään erikoista pie- ___ - Γ" 2 66041 nihuokoista, vedellä kyllästettyä kalvoa varsinaisen alipai-neisen maton ja rainan välissä ja US-patenttijulkaisussa 3 293 121. Syynä siihen, miksi pitkävyöhykepuristimissa on niin vähän turvauduttu alipaineisen kuivaushuovan parannet-5 tuun vedenottokykyyn, lienee se, että on rakenteellisesti vaikeata toteuttaa ylläpitämiseen tarvittavia erikoispiirteitä.

Märän rainan lämmittämisestä ennen puristusnippiä aiheutuva parantunut veden siirtyminen puristuksen aikana railo nasta kuivaushuopaan johtuu ennenkaikkea rainan korkeampi-lämpötilaisen veden alhaisemmasta viskositeetista. Vasta jos märän rainan lämpötila ennen puristamista kohotetaan hyvin korkealle, esim. 100°C:een, tulee huomattavasti mukaan muutamia muitakin veden poistoa auttavia ilmiöitä. Kor-15 keassa lämpötilassa ja kosteudessa rainan kuidut pehmenevät ja taipuvat. Nämä muodonmuutokset aiheuttanevat kuitujen sisäisten tilojen supistuksia ja veden pursuamista ulos. Samalla muodonmuutokset voinevat aiheuttaa rakojen ja kanavien aukeamista veden ulospääsyä helpottaen. Kuitujen korkeampi 20 lämpötila aiheuttaa myös lisääntyneitä kapillaarivoimia kuitujen sisässä, jotka voimat pyrkivät latistamaan kuituja, niin että vettä pursuaa ulos.

Erittäin tärkeä seikka rainan lämpötilan kohottamisen yhteydessä ennen puristusta on tällaisen korotetun lämpöti-25 lan vaikutus rainan lopullisiin laadullisiin ominaisuuksiin. On yleisesti tunnettua, että rainan lujuusominaisuudet nousevat sitä paremmiksi mitä aikaisemmassa vaiheessa kuivaus-prosessin aikana rainan lämpötila nostetaan ja mitä korkeammalle se voidaan silloin nostaa. Kun tämä vielä tapahtuu z-30 suuntaisen puristamisen yhteydessä, ovat tulokset erikoisen huomattavia. Parantuneet lopulliset lujuusominaisuudet johtuvat tällöin suurimmaksi osaksi märkinä kuumennettujen kuitujen pehmenemisestä ja muotoutumisesta keskenään siten, että kontaktipinta-alaa muodostuu paljon. Samanaikainen z-suun-35 täinen puristus tietenkin auttaa tässä yhteydessä. Korkeassa 3 6 6 0 41 lämpötilassa ja kosteudessa pääsee myös hemiselluloosien sulaminen ja valuminen alkuun. Nämä hemiselluloosat muodostavat kuitujen välisiä siteitä.

Huovan alipaine selvästi lisää niitä painevoimia, 5 jotka pyrkivät työntämään vettä rainasta kuivaushuovan suuntaan. Käytännössä on tavallisessa telapuristimessa imu-laatikoilla alipaineistetun huovan merkitys veden poiston parantajana perustunut kuitenkin enemmän nk. uudelleenkas-tumisen estämiseen. Tämä uudelleenkastuminen on veden siir-10 tyrnistä takaisin huovasta rainaan, kun nipin tiukin kohta on ohitettu.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä, jolla saadaan märän, jatkuvasti liikkuvan, huokoisen rainan pitkävyöhykepuristaminen tapahtumaan toisaalta si-15 ten, että saadaan raina ulos puristusvyöhykkeestä tavallista kuivempana sen ansiosta, että veden siirtyminen rainasta kuivaushuopiin on helpottunut, ja toisaalta siten, jos on kysymyksessä paperi- tai kartonkiraina, että saadaan rainan lopulliset lujuusominaisuudet kohoamaan sen ansios-20 ta, että pitkävyöhykepuristus tapahtuu rainan ollessa korkeassa lämpötilassa ja kosteudessa. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, - että märkä raina kuumennetaan ennen puristusvyö-25 hykettä vähintään lähelle 100°C olevaan lämpötilaan, ja - että kuivaushuopa tai -huovat pidetään puristus-vyöhykkeessä märän rainan lämpötilaa alhaisemmassa lämpötilassa .

30 Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan pitkävyö hykepuristus suoritettua sellaisissa olosuhteissa, että edellä esitetyt, veden rainasta huopaan siirtymistä nopeuttavat tekijät eli veden alentunut viskositeetti korkeamman lämpötilan ansiosta ja kuivaushuovan alipaineisuus saadaan mo- 4 66041 lemmat toteutettua samanaikaisesti. Koska märkä raina tulee lähes 100°C olevassa lämpötilassa puristusvyöhykkeen alkuun sitä puristavan huovan varassa, ja paine huovan huokosista saadaan puristusvyöhykkeen alkaessa putoamaan hy-5 vin alhaiseksi ja pysymään alhaisena, siirtyy rainasta huopaan vettä vielä yhdellä mekanismilla, joka on mahdollinen vain keksinnön edellä esitetyissä olosuhteissa. Rainassa oleva lähes 100°C oleva vesi höyrystyy nimittäin osittain räjähdyksenomaisesti, kun paine kuivaushuovan huokosissa 10 yht'äkkiä putoaa voimakkaasti. Näiden räjähdysten ansiosta vettä tulee työnnetyksi tavallista nopeammin huopaan. Kuitenkin raina pysyy samalla hyvin koossa, sillä pintaele-mentit puristavat sitä molemmilta puolilta välissään korkealla puristuspaineella. Keksinnön mukainen menetelmä pe-15 rustuu siis siihen, että rainan sisäosien veden korkea lämpötila aiheuttaa veden räjähdyksenomaisen haihtumisen, kun kuivaushuopaan kehittyy alipaine, jolloin vettä siirtyy suurella nopeudella rainasta kuivaushuopaan.

Kun veden siirtymisnopeus rainasta kuivaushuopaan ha-20 lutaan saada korkeaksi, on edullista, että pintaelementtei-hin vaikuttavien paineväliaineiden lämpötila pidetään alueella 0-75°C.

Kun paperi-, kartonki- tai kovalevyrainan sisäinen, kuitujen tai lastujen välinen muotoutuminen ja orgaanisten 25 kuituaineiden pehmeneminen halutaan saada edulliseksi rainan lopullisten lujuusominaisuuksien kannalta, on edullista, että pintaelementteihin vaikuttavien paineväliaineiden lämpötila pidetään alueella 75-100°C.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten 30 oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen menetelmän periaatetta sovellettuna pitkävyöhykenauhapuristimeen, kuvio 2 esittää suuremmassa koossa puristimen pysty-leikkausta rainan kulkusuunnassa, ja 35 kuvio 3 esittää puristimen poistopäätä pystyleikkauk- sena.

li 66041

Piirustusten kuviossa 1 esitettyyn puristimeen kuuluu kaksi päätöntä kuivaushuopaa la ja Ib, jotka on johdettu kääntötelojen 2 ympäri siten, että huovat kulkevat määrätyn matkan verran yhdensuuntaisesti. Kummankin kuivaushuovan 5 sisäpuolella liikkuu päätön, nestettä läpäisemätön, lämpöä kohtalaisesti johtava nauha 3a, vast. 3b, jotka on johdettu kääntötelojen 4a ja 5a vast- 4b ja 5b ympäri siten, että ne liikkuvat huopien mainitulla matkalla keskenään yhdensuuntaisesti ja painautuneina ulkopuolelta huopia vasten.

10 Kummankin nauhan sisäpuolelle on asennettu painekammio 6a vast. 6b, jotka on tiivistetty nauhoja vasten ja varustettu tulokohdilla 6c paineväliaineita 7a, 7b varten. Paine-kammiot ovat avoimia nauhoja päin, joten nauhojen tälle matkalle muodostuu pidennetty puristusvyöhyke PV. Paineväli-15 aineena on tässä esimerkissä vesi ja molemmissa painekam-mioissa ylläpidetään sama paine. Tähän päästään sopivasti yhdistämällä kammiot toisiinsa putkella.

Kuivaushuopien tulopuolelle on asennettu ilmanpoisto-laite 8, joka sijaitsee puristusvyöhykkeeseen johdettavan 20 märän rainan 9 molemmilla puolilla. Rainaa varten on järjestetty päätön apuviira 10. Ilmanpoistolaitteen sisään on asennettu rainaa ja molempia huopia varten puhallusvälineet, joihin kuuluu suuttimet 11 höyryn puhaltamiseksi rataa kohti ja vastakkaisella puolella sijaitseva imulaatikko 12 25 höyry-ilma-seoksen poisimemistä varten.

Ilmanpoistolaite pidetään täynnä höyryä 20, jonka paine on hieman ulkopuolen ilmanpainetta korkeampi, niin että ilmanpoistolaitteen tiivisteraoista 13 ei pääse lainkaan ilmaa sisään, koska raoista vuotaa jatkuvasti hieman höyryä 30 ulos.

Pitkävyöhykepuristin toimii seuraavalla tavalla: Märkä raina 9 johdetaan apuviiran 10 päällä ilmanpois-tolaitteeseen 8. Siinä rainasta sekä huovista la, Ib poistetaan ilmaa suuttimien 11 ja imulaatikoiden 12 avulla, niin 35 että jäljelle jää vain noin 3-10 % alkuperäisestä ilmasta.

Γ~ 6 65041

Raina lämpenee ilmanpoistolaitteessa siinä olevan höyryn ansiosta ja siirtyy huopien la, Ib väliin noin 100°C olevassa lämpötilassa. Paksujen kuitujen sisimmät osat eivät ole päässeet nousemaan aivan tähän lämpötilaan ilmanpoistoyksikön 5 läpäisyn aikana, vaikka pintakerrokset olisivatkin saavuttaneet lauhtuvan höyryn lämpötilan. Lopullinen keskiarvoinen kuitujen ja veden lämpötila saadaan tietenkin lähestymään 100°C lisäämällä rainan viipymistä ilmanpoistolaitteen höyryssä. Koska rainan lämpötilan halutaan nousevan korkealle, 10 useimmiten lähelle 100°C, kun taas huopia ei haluta lämmittää kovin kuumiksi, on selvää, että ilmanpoistolaite konstruoidaan siten, että huovat läpäisevät sen hyvin lyhyessä ajassa mutta raina paljon pitemmässä ajassa.

Ilmanpoistolaitteesta 8 huovat ja niiden välinen raina 15 menevät nauhojen 3a, 3b väliseen kitaan. Kidan jälkeen nauhat ja niiden väliset huovat ja raina tulevat painekammioi-den 6a, 6b muodostamaan puristusvyöhykkeeseen PV. Jos paine-väliaineiden 7a, 7b lämpötila on sopivan alhainen, esim. 15-90°C, lauhtuu huopien huokosissa ilmanpoistolaitteesta mu-20 kaan tullut höyry viimeistään huopien tullessa painekammioi-den alueelle nauhojen 3a ja 3b huopien puoleisille pinnoille. Osa tästä höyrystä on jo mahdollisesti lauhtunut etukäteen mainituille pinnoille sen tähden, että nauhat tulevat ilmanpoistolaitteesta todennäköisesti jonkin verran alle 25 100°C olevassa lämpötilassa. Näiden nauhojen 3a ja 3b keski arvoista lämpötilaa nauhojen tullessa puristusvyöhykkeelle PV voidaan jonkin verran säätää muuttamalla sen matkan pituutta, jonka nauhat 3a ja 3b kulkevat ilmanpoistolaitteen 8 höyrytilassa 20.

30 Puristusvyöhykkeen alueella jäähdyttävät paineväliai- neet 7a, 7b nauhoja. Tällöin huopien huokosista lauhtuu höyryä nauhojen pinnoille, ja paine huopien huokosissa putoaa. Nyt rainan ulkopinnoilta, jotka ovat lähes 100°C olevassa lämpötilassa, haihtuu vettä. Tämä höyry kulkee huopien läpi 35 lauhtuakseen nauhoille. Tässä vaiheessa kuitenkin rainan sisäosien sisältämän veden höyryn paine, joka tyypillisesti on lähes 103 kPa, on paljon korkeampi kuin huovissa vallitseva paine, joka tyypillisesti on alle 50 kPa. Niinpä rainan sisä- 7 06041 osien vesi haihtuu räjähdyksenomaisesti työntäen vettä rai-nasta huopiin. Samanaikaisesti raina kokee myös tavallisen puristusvaikutuksen, koska paineväliaineiden 7a, 7b korkea paine, joka tyypillisesti on 1...4 MPa , puristaa huopia ul-5 koapäin, ja raina on puristuksissa näiden huopien välissä.

Usein joudutaan puristinnipeissä vaikeuksiin rainan kuraantumisen takia, jos liian märkä raina tulee liian nopeasti liian korkeaan puristukseen. Niinpä on syytä varautua tähän myös pitkävyöhykepuristuksessa. Painekammioiden 10 6a, 6b muodostama puristusvyöhyke PV voidaan jakaa kahteen tai useampaan alavyöhykkeeseen käyttämällä väliseiniä 14a, 14b, 15a ja 15b (Kuvio 2). On selvää, että täten muodostuneissa alavyöhykkeissä täytyy kussakin paineväliaineen 7a, 7b paineen olla sama nauhojen ylä- ja alapuolella. Todennä-15 köisesti kuhunkin alavyöhykkeeseen tarvitaan oma paineväliaineen syöttö 6c paineen säätöineen.

Jotta paineväliainetta ei vuotaisi liikaa painekam-mioista 6a, 6b, on syytä asentaa tiivisteet 16a, 16b, 17a, 17b painekammioiden tulo- ja poistoreunojen ja nauhojen 20 3a, 3b väliin. Näiden tiivisteiden tulee olla jonkin ver ran joustavia kuvion 1 ylös-alas-suunnassa, sillä nauhojen, huopien ja rainan muodostaman yhdistelmän paksuus ja kimmoisuus vaihtelevat ajallisesti ja paikallisesti. Sopivia joustavia tiivistekonstruktioita on olemassa. Vuotojen pie-25 nentämiseksi voidaan käyttää kahta tai useampaa tiiviste- nauhaa sarjassa, kuten kuviossa 2 on esitetty painekammioiden tuloreunojen puoleisten tiivisteiden 16a, 16b kohdalla.

Eri alavyöhykkeiden välillä voidaan painekammioiden 6a ja 6b sisällä myös tarvita tiivisteitä 18a, 18b vast.

30 19a, 19b. Näiksi sopinevat samanlaiset tiivisteet ja kons truktiot kuin painekammioiden tulo- ja poistoreunojen tii-vistyskohtiin.

Koneen sivuilla rajoitetaan paineväliaineiden vuotamista painekammioista samanlaisin tiivistein 16a, 16b, joi-35 den välitse nauhojen, huopien ja rainan muodostama yhdistelmä liukuu.

66041

Huopien ja rainan tullessa ulos puristusvyöhykkeeltä tiivisteparin 17a ja 17b kohdalla loppuu rainan puristaminen. Tällöin alkaa välittömästi uudelleenkastuminen, jolloin vettä siirtyy takaisin huovista rainaan. Tämän estämiseksi 5 on huovat saatava mahdollisimman nopeasti erilleen Tainasta . Nopeaan erottamiseen päästään vähentämällä tiivisteissä 17a ja 17b sarjassa olevien tiivistenauhojen lukumäärä ja leveys mahdollisimman vähäisiksi - mieluimmin yhdeksi kapeaksi tiivistenauhaksi kummassakin painekaramiossa. Nauho-10 jen tullessa ulos tiivisteiden 17a ja 17b alta on nauhat ja niitä koskettavat huovat vedettävä heti erilleen, koska huovat eivät saa koskettaa rainaa sen pidempään kuin on pakko.

Käännettäessä nauhat 3a ja 3b eroamaan toisistaan mah-15 dollisimman nopeasti joudutaan kuitenkin vaikeuteen johtuen näiden nauhojen taipumista. Useimmat nauhamateriaalit nimittäin väsyvät toistuvissa voimakkaissa taivutuksissa.

Jos nauhat 3a ja 3b ovat terästä, voidaan niitä tunnetusti jännittää määrättyyn raja-arvoon asti miltei luke-20 mattomia kertoja. Täten määrätään kääntötelojen 4a, 4b, 5a ja 5b säteet. Tällä samalla säteellä tai suuremmalla taipuneena on teräsnauhat tuotava tiivisteiltä 17a ja 17b eteenpäin. Niinpä näiden tiivisteiden ja kääntötelojen 5a ja 5b välille voidaan sijoittaa sopivasti kaarevat liukukengät 25 20a ja 20b, kuten kuviossa 3 on esitetty. Kääntötelat 5a ja 5b ovat tällöin hieman kauempana toisistaan.

Jos nauhat 3a ja 3b ovat terästä, on liukukengät, kuten 20a ja 20b sijoitettava myös puristusvyöhykkeen sisään-tulokidan kohdalle, jossa nauhat tulevat kääntöteloilta 4a 30 ja 4b tiivisteille 16a ja 16b. Jollei näin tehdä, joutuvat teräsnauhat tiivisteiden 16a ja 16b kohdalla taipumaan pienemmällä säteellä kuin kääntötelojen 4a ja 4b säde.

Kuvattu laitteisto tarvitsee tietenkin jatkuvaa toimintaa varten lisälaitteita. Tällaisia ovat esim. korkea-35 painevesipumput ja paineensäätimet, joilla pumpataan jatku- 9 60041 vasti halutun paineista paineväliainetta painekammioihin. Tarvitaan myös sinänsä tunnetut huopien kuivaus- ja kunnos-tuslaitteistot, 21 (kuv. 1), joissa poistetaan huopiin rainasta siirtynyttä vettä. On selvää, että huopien ja nau-5 hojen ohjaukset, kiristykset ja käytöt on myös järjestettävä sinänsä tunnetuin keinoin ja laittein.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan voi keksinnön mukainen menetelmä vaihdella huomat-10 tavastikin patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä voidaan menetelmä toteuttaa yksinkertaisimmassa muodossaan vain yhdellä kuivaushuovalla. Vaikka molemmat pintaelementit, joiden väliin pidennetty puristusvyöhyke muodostuu, onkin esitetty piirustuksissa nauhoina 3a, 3b, on mahdollista käyt-15 tää toisena pintaelementtinä kiinteävaippaista puristinte- laa ja toisena pintaelementtinä nauhaa tai taipuisavaippais-ta puristintelaa tai liukukenkää, joilla aikaansaadaan pidennetty puristusvyöhyke, jossa märkä raina voidaan saattaa edellä selitetyn kaltaisen kuumennus- ja puristusvaikutuk-20 sen alaiseksi.

Claims (4)

10 66041 Patentt ivaat imukset

1. Menetelmä huokoisen rainan, kuten paperi- tai kar-tonkirainan kuivaamiseksi, jonka menetelmän mukaisesti 5. märkä raina (9) johdetaan yhden kuivaushuovan (Ib) varaan tai kahden kuivaushuovan (la, Ib) väliin, - raina ja kuivaushuopa saatetaan ilmanpoistokäsit-telyn (11, 12) alaisiksi, - raina ja kuivaushuopa tai -huovat johdetaan kahden 10 nestettä läpäisemättömän pintaelementin (3, 3b) väliin, jotka muodostavat pidennetyn puristusvyöhykkeen (PV), - raina saatetaan puristusvyöhykkeessä molempien pin-taelementtien puolelta puristuksen alaiseksi ja - kuivaushuopaan tai -huopiin kehitetään rainan pu- 15 ristuksen ajaksi alipaine, tunnettu siitä, - että märkä raina (9) kuumennetaan ennen puristus-vyöhykettä (PV) vähintään lähellä 100°C olevaan lämpötilaan, ja 20. että kuivaushuopa tai -huovat (la, Ib) pidetään puristusvyöhykkeessä (PV) märän rainan (9) lämpötilaa alhaisemmassa lämpötilassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa molempia pintaelementtejä (3a, 3b) puristetaan puristus- 25 vyöhykkeessä (PV) vastakkain niihin vaikuttavien painevä-liaineiden (7a, 7b) avulla, tunnettu siitä, että kuivaushuovan tai -huopien (la, Ib) pitämiseksi märän rainan (9) lämpötilaa alhaisemmassa lämpötilassa pidetään pai-neväliaineet (7a, 7b) 0-75°C olevassa lämpötilassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa molempia pintaelementtejä (3a, 3b) puristetaan puristus-vyöhykkeessä (PV) vastakkain niihin vaikuttavien paineväli-aineiden (7a, 7b) avulla, tunnettu siitä, että kuivaushuovan -tai huopien (la, Ib) pitämiseksi märän rainan 35 (9) lämpötilaa alhaisemmassa lämpötilassa pidetään paine- väliaineet (7a, 7b) 75-100°C olevassa lämpötilassa. il ό 6 O 4 1

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paineväliaineet (7a, 7b) pidetään rainan (9) kulkusuunnassa porrastettujen lämpötilojen alaisina. 12 66041