FI83102C - Banformningsparti i pappersmaskin. - Google Patents

Description

83102 5

Paperikoneen muodostusosa Banformningsparti i pappersmaskin

Keksinnön kohteena on paperikoneen rainanmuodostusosa, joka käsittää kaksi viirasilmukkaa, jossa muodostusosassa vedenpoisto rainan muodostavasta kuitususpensiosta tapahtuu kahteen suuntaan mainittujen viiro-10 jen läpi niiden yhteisellä juoksulla, jossa muodostusosassa viirasilmu-kat pääasiallisesti ensimmäisen muodostustelan ja rintatelan määräämänä muodostavat suppenevan kidan, johon paperikoneen perälaatikko syöttää massasuihkun ja Jossa muodostusosassa sen kaksiviirainen rai-nanmuodostusvyöhyke käsittää muodostuskidasta lukien seuraavat, esite-15 tyssä järjestyksessä peräkkäin olevat erityiset ja erilliset muodos-tuselimet ja vedenpoistovyöhykkeet (a) ensimmäisen onsipintaisen muodostustelan alueella olevan ensimmäisen muodostusvyöhykkeen, jossa vedenpoisto tapahtuu kahteen suuntaan 20 molempien viirojen läpi sektorilla, jonka laajuus on korkeintaan noin 90°, (b) stationäärisen muodostuselimen kaarevan kansiosan määräämän toisen muodostusvyöhykkeen, joka kaareutuu vastakkaiseen suuntaan kuin ensim- 25 mäisellä muodostustelalla oleva kaksiviirainen sektori, (c) toisen muodostustelan ohjaaman kolmannen muodostusvyöhykkeen, jonka alueella peittävä viira erotetaan viirojen välissä muodostetusta Tainasta, joka tämän jälkeen seuraa kantavaa viiraa pick-up-kohtaan tai 30 vastaavaan.

Viimeisten 20 vuoden aikana eri valmistajien toimesta suunniteltu lukuisia kaksiviiraperiaatteeseen perustuvia rainanmuodostusosia, joita koskeva yleiskatsaus on julkaistu esim. lehdessä Pulp & Paper, syyskuu 35 1982. Tässä katsauksessa esitettyjen lisäksi tai niihin liittyen viita taan seuraavin hakijan US-patentteihin: 3.846.232, 3.941.651, 3.997.390, 4.113.556, 4.154.645 ja 3.996.098.

2 83102

Paperi valmistetaan tunnetusti selluloosapitoisista kuiduista, jotka yleisimmin ovat peräisin puumateriaalista. Paperinvalmistusprosessissa kuidut lietetään tavallisimmin noin 100-300-kertaiseen vesimäärään kui-tususpensioksi, joka johdetaan paperikoneelle, sen perälaatikkoon jonka 5 tehtävänä on aikaansaada näistä kuiduista jatkuvana prosessina tasainen, halutun levyinen ns. paperiraina. Kun valmiin paperin lopullinen kuiva-ainepitoisuus on n. 95 %, merkitsee tämä sitä, että paperikoneen toiminnan olennaisen osan muodostaa veden poistaminen kuitususpensios-ta. Volyymiltaan pääosa tästä vedenpoistosta tapahtuu eräänlaisena 10 suodatusprosessina ns. viirakudoksen läpi paperikoneen rainanmuodos- tusosalla, joka voi olla joko yksiviirainen fourdrinier- eli tasoviira-osa tai kaksiviirainen, jolloin vedenpoisto olennaiselta osalta tapahtuu samanaikaisesti kahden viiran läpi, joiden yhteinen kulku tällöin on yleensä käyräviivainen.

15

Erityyppisten kaksiviiraisten rainanmuodostusosien eli formereiden keskinäisessä vertailussa ne voidaan jakaa pääryhmiin esimerkiksi sillä perusteella, miten ja missä vaiheessa vedenpoisto niissä tapahtuu. Tätä jakoperustetta käyttäen voidaan erottaa "puhtaat" kaksiviiraformerit ja 20 ns. hybridiformerit.

Hybridiformereilla tarkoitetaan rainanmuodostusosia, joissa huomattava osa vedenpoistosta tapahtuu aluksi suhteellisen pitkällä osuudella vain yhden viiran läpi, jota osuutta seuraa varsinainen kaksiviirainen 25 osuus.

Puhtaissa kaksiviiraformereissa massa syötetään suoraan kahden viiran väliseen kitaan eli nieluun tarkoituksella "jäädyttää" heti alusta pitäen perälaatikon aikaansaama tasainen kuitujakautuma kahden viiran 30 välissä muodostuvaan kuitumattoon eli rainaan. Näitä rainanmuodostusosia kutsutaan seuraavassa esityksessä kitaformereiksi. Näiden ja hyd-ridiformereiden välimuotona on lisäksi olemassa sellaisia rainanmuodostusosia, joissa massaa ei syötetä suoraan viirojen väliseen kitaan, vaan kitaa välittömästi edeltävälle varsin lyhyelle, usein viirapöydän 35 tukemalle esivedenpoisto-osuudelle.

I; 3 83102 Tämän keksinnön yhteydessä on syytä kiinnittää huomiota paperiteknil-lisiin termeihin 'formaatio' ja 'retentio'.

Termillä formaatio (engl. formation) on paperitekniikassa kaksi merki-5 tystä. Se voi tarkoittaa paperinmuodostusprosessia laajana käsitteenä, joka sisältää sekä kuitumaton muodostumisen eli kuitujen asettumisen muodostusosan viiralle että samanaikaisesti tapahtuvan vedenpoiston tästä kuitumatosta. Tällöin formation - web forming.

10 Formaatio-nimitys tarkoittaa myös sitä valmiin paperin ominaisuutta, joka voidaan todeta tarkastelemalla paperiarkkia tai -näytettä valoa vasten. Paperin formaation sanotaan olevan huono, jos kuitumateriaali on jakaantunut epätasaisesti paperissa niin, että siinä esiintyy runsaasti suurempia tai pienempiä pilvimäisiä muodostumia. Vastaavasti 15 formaatio on hyvä, jos kuitumateriaalin jakauman kautta paperin pinnan on tasainen.

Formaatioelimellä tai formaatiopinnalla tarkoitetaan seuraavassa rakenne-elintä, joka tavalla tai toisella osallistuu rainanmuodostukseen 20 esim. vaikuttamalla vedenpoiston intensiteettiin tai siihen kuinka kuidut asettuvat toistensa suhteen. Jos muodostusvyöhykkeellä on viiraa sivuava tai ohjaava tämä tela vaikuttaa yleensä vain vedenpoistoon, mutta ei paljoakaan formaatioon paperin ominaisuutena.

25 Formaatiopinta voi olla pelkkä levy, sopivimmin se kuitenkin on laatikkomaisen rakenteen kansiosa, jota viira seuraa. Formaatiopinta voi olla solidi, reiätön, mutta tavallisimmin siinä on rakoja, jotka yleensä ovat olennaisesti poikittain viiran kulkusuuntaan nähden. Raot voivat olla myös vinossa rainan kulkuun nähden esim. kalanruotomaisesti.

30 Formaatlopinnan ollessa kantena laatikkomaisessa rakenteessa tämä voi olla avoin tai yhteydessä ulkoiseen atmosfääriin, mutta se voi myös olla umpinainen ja yhdistettynä alipainelähteeseen ja toimii siis va-kuumin alaisena. On todettu, että tällainen rakokantinen formaatioelin vaikuttaa sekä veden poistoon muodostuvasta rainasta että valmiin pape-35 rin ominaisuuksiin.

4 83102

Termi 'retentio' tarkoittaa viiraosalla muodostumisvaiheessa olevan paperirainan kykyä vedenpoistoprosessin aikana pidättää struktuurissaan kuitususpensiossa olevat hienot kuidut ja täyteainehiukkaset. Koska mainitut hienoainekset ovat tärkeitä paperin raaka-ainekomponentteja, 5 jotka mm. parantavat valmiin paperin painatusominaisuuksia, pyritään eri tavoin esim. sanomalehtipaperia ja painopapereita valmistettaessa siihen, että retentio saataisiin pidetyksi mahdollisimman korkealla tasolla.

10 Paperikoneiden nopeuksien kasvaessa ovat useat ongelmat rainan muodostuksessa tulleet entistä korostuneemmin esille. Paperikoneen muodostus-osalla kuituverkostoon ja sen yhteydessä vielä verraten vapaana olevaan veteen vaikuttavat ilmiöt, esim. keskipakoisvoimat, voimistuvat yleensä radan nopeuden neliöön verrannollisena. Nykyisten sanomalehti-15 paperikoneiden suurimmat ratanopeudet ovat luokkaa 1200 m/min. Suunnitteilla on kuitenkin sanomalehtikoneita, joissa pyritään jopa n. 1500 m/min ratanopeuteen. Mainittu nopeuden lisäys aiheuttaa useita ongelmia, joita käsitellään seuraavassa.

20 Hybridiformerien samoin kuin tasoviiraformerien ongelmana on suurilla työskentelynopeuksilla se, että yksiviiraisella viiraosuudella massan vapaassa pinnassa ilmenee roiskeita. Nämä roiskeet syntyvät perälaati-kosta tulevan massasuihkun törmätessä pienessäkin kulmassa rintapöydän tukemaan viiraan, jolloin massasuihku osittain hajoaa. Mainittujen 25 roiskeiden kantavuus rainan kulkusuunnassa on varsin suuri ja nämä roiskeet aiheuttavat jälkiä muodostuvaan rainaan ja huonontavat täten valmistettavan paperin laatua. Toisaalta tasoviiraosalla vedenpoistoon käytettyjen foilien aiheuttamat impulssit kasvavat suurilla nopeuksilla niin suureksi, että myös tästä aiheutuu rainan formaatiota huonontavaa 30 roiskumista. Foilipulsaatiohan kasvaa tunnetusti nopeuden neliössä. Jotta pulsaatio jäisi suurella nopeudella roiskimisrajan alapuolelle, on foilikulmat valittava mahdollisimman pieniksi (lähelle 0°-kulmaa), mutta tällöin ei aina saavuteta riittävää vedenpoistotehoa.

35 Tasoviiraosan epäkohtana on myös se, että huulisuihkussa olevat poikittaiset profiilivirheet saattavat vielä korostua tasoviiralla esim.

il 5 83102 vinottaisten massalietteen virtauskomponenttien (ns. auraukset viiralla) vuoksi tai pitkittäisten vanojen voimistumisen myötä.

Yleisesti on voitu todeta, että kitaformereilla neliömassan vaihtelut 5 jäävät pienemmiksi kuin tasoviiraformereilla tai hybridiformereilla, mikä voi johtua osaltaan siitä, että kitaformereilla suihku syötetään suoraan kitaan, jossa massasuihku välittömästi "jäädytetään" kahden viiran väliin niin, ettei mainittuja profiilivirheitä voimistavia poi-kittaisvirtauksia voi syntyä.

10

Paperikoneiden, etenkin sanomalehtikoneiden, nopeuden kasvaessa on käynyt selväksi, että rainan tasaisuus on paitsi tärkeä paperin laatuominaisuus myös yhä enemmän paperikoneen ajettavuuteen vaikuttava tekijä, koska rainan heikoimmat kohdat ovat yleensä katkon syinä.

15

Edellä esitettyä taustaa vasten esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja laite paperirainan muodostuksessa, joka soveltuu suurille ratanopeuksille aina nopeuksiin 1500 m/min asti ja sitäkin suuremmille nopeuksille.

20

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laajalle pintapainealueelle soveltuva rainanmuodostusosa, joka soveltuu yleisten painopapereiden kuten sanomalehtipaperin ja LWC-paperin sekä myös raskaampien SC- ja hienopaperilajien valmistukseen, etenkin paperien neliöpainon ollessa 25 välillä 30 g/m2 - 100 g/m2. Kehitys on tosin koko ajan viemässä neliö-painoja pienempään suuntaan, mikä asettaa paperin tasaisuusvaatimukset entistä ankarammiksi.

Esillä olevan keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada rainanmuo-30 dostusosa, jolla päästään entistä parempaan formaatioon ja arkinmuodos-tukseen kuitenkin niin, että samalla toteutuu ainakin samantasoinen retentio kuin mikä saavutetaan retention osalta hyväksi tunnetuilla for-mereilla.

35 Muina keksinnön tavoitteina on aikaansaada rainanmuodostusosa, jolla päästään tasaiseen hieno- ja täyteainejakautumaan niin, että rainan 6 83102 vastakkaiset pinnat ovat keskenään mahdollisimman samankaltaiset, jolla valmistetun paperin huokoisuus on alhainen (ilman ns. pinholeja), jolla valmistetun paperin painatus- ja päällystysominaisuudet ovat hyvät ja jolla saavutetaan riittävän korkea kuiva-ainepitoisuus viiraosan jäl-5 keen.

Mainittujen päämäärien saavuttamiseksi esillä olevassa keksinnössä on lähtökohdaksi otettu ns. kitaformeri, koska se yleisimpien kokemusten mukaan ja kuten edellä on esitetty soveltuu parhaiten suurille nopeuk-10 sille neliömassan tasaisuuden ja roiskeiden eliminoitumisen vuoksi.

Toisaalta keksinnössä pyritään välttämään useiden ennestään tunnettujen kitaformereiden heikot puolet, nimittäin heikohko formaatio ja huono retentio.

15 Keksinnön tarkoituksena on kehittää edelleen hakijan US-patentissa no 3.996.098 esitettyä rainanmuodostusosaa niiden käyttökokemusten perusteella, joita tästä rakenteesta on saavutettu sekä sen muutamien toteutettujen kaupallisten sovellutusten osalta, että erityisesti hakijan koepaperikoneella tehtyjen laajojen koeajosarjojen tuloksena, jolloin 20 on tutkittu perusrakenteen erilaisten rakennevarianttien ja siihen kuuluvien komponenttien vaikutusta rainanmuodostusosan toimintaan.

Kuten US-patentin 3 996 098 selitysosassa on esitetty, erilaisten kak-siviiraisten rainanmuodostusosien etuna on, että niissä vedenpoisto 25 tapahtuu huomattavasti tehokkaammin ja nopeammin kuin tavanomaisilla fourdrinier-tasoviiraosilla sekä se, että ensin mainituilla muodostettu valmis paperiraina on rakenteeltaan homogeenisempi kuin jälkimmäisillä aikaansaatu. Rainan rakenteen homogeenisuudella tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että paperin sisältämä kuituaines sekä tähän 30 lisätyt ns. täyteaineet ovat jakaantuneet tasaisesti rainan paksuus-suunnassa ja että paperin molemmat pinnat ovat esim. sileysominaisuuk-siltaan mahdollisimman samanlaiset. Esim. sanomalehtiin, aikakauslehtiin, tms. tarkoitetussa paperissa täytyy yleensä olla mahdollisimman paljon hienoja kuituja ja täyteainetta, jotka antavat tällaisille pape-35 rilajeille hyvät painatusominaisuudet.

7 83102

Patentin US 3.996.098 mukaisella rainanmuodostusosalla saavutetut kokemukset teollisessa paperinvalmistuksessa sekä hakijan kokeilukoneella vastaavanlaisella rakenteella teollisilla työnopeuksilla ja suuremmillakin suoritettujen koeajojen antamat tulokset osoittavat, että tällä 5 formerilla vältetään paperin toispuoleisuus ja pystytään saavuttamaan hyvä kuitumateriaalin ja täyteaineen retentio, mutta että muiden valmistettavan paperin laatutekijöiden osalta formaatio ei ole aina tyydyttävä. Korkea retentioaste on tuloksena pulssittomasta vedenpoistotavasta rainauksen alkuvaiheessa.

10

Koeajojen tuloksena on voitu todeta että valmistettavan paperin formaation hallitsemiseksi eli formaatioon vaikuttamiseksi halutulla tavalla rainanmuodostusosalla on oltava pyörivien viirakalusteiden lisäksi ja/tai asemesta stationäärisiä muodostuselimiä sopivasti sijoitet-15 tuina.

Ennestään tunnetaan kiinteitä tasoviiraa laahaavia ns. forming board-rakenteita tai vastaavia vedenpoisto- ja/tai formaatioelimiä, joiden olennaisena osana on lista/rako/lista-tyyppinen kansirakenne. Tämän ra-20 kenteen yhtenä esimerkkinä on hakijan US-patentin no 4.154.645 mukainen rakenne. Toimintaperiaatteena erilaisilla järjestelyillä, joilla formaation parantamiseen pyritään, on että muodostumassa olevaan kuitumat-toon tai rainaan kohdistetaan hallittavissa ja säädettävissä oleva pulseerausvaikutus tai impulssisarja, jonka ansiosta kuitumatossa ole-25 vat kuidut siirtyvät toistensa suhteen sopivalla tavalla toivotun lopputuloksen saavuttamiseksi.

Stationääristen ns. viirakalusteiden käytön haittana on niiden viiraa kuluttava vaikutus, joka on ollut merkittävä epäkohta varsinkin metal-30 liviiroja käytettäessä. Muoviviirat ovat tässä suhteessa vähemmän arkoja, mutta stationääristen elimien käyttö on yleensä pyritty rajoittamaan mahdollisimman vähiin. Kun nykyaikaisilla nopeakäyntisillä suurte-hopaperikoneilla hyvä formaatio on kuitenkin tullut yhä tärkeämmäksi paperin laatukriteeriksi ja se siis vaatii jonkinlaisia kiinteitä for-35 maatioelementtejä, on näiden toimintaa ja toimintaedellytyksiä esillä 8 83102 olevaan keksintöön liittyen hakijan toimesta tutkittu hyvinkin laajasti,

Kuitujen tasainen asettuminen toistensa suhteen muodostumisvaiheessa 5 olevassa kuitumatossa edellyttää niille tiettyä liikkumavapautta, joka on mahdollista vain siinä tapauksessa, että kuitumaton vesipitoisuus on riittävän suuri salliakseen kuitujen liikkumisen toistensa suhteen.

Tämä merkitsee, että vedenpoisto ei saa tapahtua liian nopeasti, ja että sitä on joka tapauksessa voitava hallita ja säätää. Niinpä van-10 hollia tasoviirakoneilla vedenpoistoa pyrittiin suorastaan hidastamaan käyttämällä umpikantisia "forming boardeja" viiran juoksun alkumetreillä.

Jotta formaatioon pystyttäisiin mekaanisesti vaikuttamaan, on todettu, 15 että osittaisessa suspensiomuodossa olevan kuitumaton vesipitoisuuden on tällöin oltava sopivimmin noin 30- jopa 100-kertainen kuitumäärään verrattuna. Näin suuri suspension laimennus on myös hyödyllinen siinä suhteessa, että viirojen välissä muodostavasta kuitumatosta formaatio-. . vaiheen aikana poistuva vesi toimii tehokkaana stationääristen formaa- 20 tioelementtien ja viiran välisenä voiteluaineena ja vähentää tällä tavoin viiran kulumista.

US-patentin 3.996.098 mukaisesti vedenpoisto tässä rainanmuodostusosas-sa tapahtuu hyvin tehokkaasti jo viirojen välisessä kidassa ja ensim-25 mäisellä rainanmuodostustelalla noin 90°-suuruisessa sektorissa, vaikka tämä alue muodostaa vain pienen osan siitä ensimmäisen viiran ja toisen viiran välisestä yhteisestä kulusta, joka on käytettävissä vedenpoistoa ja yleensä rainanmuodostusta varten. Vedenpoisto tapahtuu siis pääasiassa tällä alueella, josta on seurauksena, että viirojen välissä 30 oleva kuitumatto ehtii viitepatentin mukaisessa rakenteessa saavuttaa 8-10 %:n kuiva-ainepitoisuuden jo ensimmäisen rainanmuodostustelan jälkeen. Tällaisessa konsistenssissa kuitujen keskinäinen asema toistensa suhteen eli syntyvän rainan formaatio on jo muodostustelan jälkeen jähmettynyt niin, ettei siihen ole mahdollista enää vaikuttaa 35 riittävän tehokkaasti muodostustelan jälkeen sijoitetuilla stationääri- 5 83102 sillä elimillä. Lisäksi näissä oloissa stationäärisen formaatioelimen viiraa kuluttava vaikutus kasvaa liialliseksi.

Tämän keksinnön kohteena olevaan rainanmuodostusosaan kuuluva perälaa-5 tikko syöttää massasuihkun suoraan molempien viirojen väliseen kitaan. Massan kuitusakeus, siis paperikuitujen painomäärä vastaavaa suspen-siotilavuusyksikköä kohden voi tässä vaiheessa olla 0,3-0,5 %, mikä merkitsee, että massassa on 200-300-kertainen vesimäärä kuituihin verrattuna. Massassa eli kuitususpensiossa on yleensä myös täyteaineita 10 silloin, kun valmistetaan painettavaksi tarkoitettua paperia. Täyteaineen määrä voi olla yhtä suuri kuin kuitumateriaalinkin määrä, jolloin massasuspension kokonaissakeus tulee olemaan luokkaa 0,5-1,5 %.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi 15 keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että peittävän viiran silmukan sisälle sovitettuna stationäärisenä muodostuselimenä on lista-kantinen muodostuselinsovitelma, jonka jälkeen seuraa kantavan viiran silmukan sisälle sovitettu toinen muodostuselin ennen toista muodostus -telaa.

20

Keksinnön mukaisesti rainan muodostus alkaa ontelopintaisella muodos-tustelalla, jossa vedenpoisto tapahtuu molempiin suuntiin kuitenkin jossain määrin enemmän muodostustelasta poispäin, siis peittävän viiran läpi. Keksinnön mukaisesti muodostustelan jälkeen on sijoitettu lista-25 rakenteinen tai vastaava kenkämäinen formaatioelin. Keksinnössä on olennaista se, että pääasiallinen vedenpoistosuunta vaihtuu ensimmäiseltä muodostustelalta listakengälle tultaessa niin, että listakengän alueella vedenpoisto tapahtuu vähän huopautuneen kuitukerroksen suuntaan siis kantavan viiran läpi. Nimenomaan formaation kannalta on edul-30 lista, että stationääriselle formaatioelimelle tultaessa kuitukerros ei ole liian pitkälle huopautunut. Listakengälle tulevan kuitukerroksen vesipitoisuutta voidaan säätää ensimmäisen muodostustelan peittokulman ja muodostustelan mahdollisen tyhjön avulla.

35 Esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena olevaan formaation parantamiseen pyritään osaltaan rajoittamalla vedenpoisto ensimmäisellä ίο 83102 muodostustelalla vain siihen määrään kuin sopivan kuiva-ainepitoisuuden saavuttaminen ennen formaatioelintä edellyttää.

Peittokulman a suuruus muodostustelalla voi pienimmillään olla n. 15° ja 5 suurimmillaankin vähemmän kuin 90°. Tätä peittokulmaa voidaan halutuissa rajoissa säätää kyseisellä formerilla valmistettavan paperilajin mukaan ensimmäisen muodostustelan tuntumassa olevan rintatelan ja kantavan viiran ensimmäisen (muodostustelaa edeltävän) ohjaustelan asemaa säätämällä. Myös perälaatikon asema voidaan järjestää säädettäväksi niin, 10 että perälaatikosta purkautuvan massasuihkun suunta viirojen yhdessä muodostamaan kitaan nähden on halutunlainen.

Eri tavoin saavutetut kokemukset tämäntyyppisillä rainanmuodostusosilia ovat osoittaneet, että hyvän tai ainakin tyydyttävän formaation 15 aikaansaamiseksi ensimmäistä muodostustelaa seuraavalle vedenpoisto-vyöhykkeelle on sijoitettava ainakin yksi kiinteä pulseerausta aiheuttava formaatioelin, jonka vaikutusalue rainan kulkusuunnassa on riittävän pitkä.

20 Keksinnön mukainen formaatioelimien ja muodostustelojen sijoittelu ja järjestely tekee mahdolliseksi sen, että rainan muodostuminen ja vedenpoisto siitä voidaan ohjata tapahtumaan useassa vaiheessa halutulla tavalla silmällä pitäen mahdollisimman korkeata retentiotasoa ja samanaikaista hyvää formaatiota ja alhaista huokoisuustasoa.

25

Keksinnössä voidaan soveltaa esim. sellaista muodostuskenkää, joka on esitetty hakijan US-patentti no 4.154.645. Ko. muodostuskenkä on sijoitettu rainanmuodostusosassa peittävän ja kantavan viiran yhteiselle juoksulle siten, että viirat ja niiden välissä oleva kuitumatto sivua-30 vat tämän kengän kantta, joka koostuu useista viiran kulkusuuntaan nähden olennaisesti poikittaisista listoista. Jokainen lista ja lis-tasärmä aiheuttaa sanotulle kuitumatolle tietyn hydraulisen pulssin, jonka ansiosta lopullisen rainan muodostavassa kuituverkostossa tapahtuu kuitujen tiettyä uudelleen järjestymistä, joka yleensä johtaa opti-35 maaliseen formaatioon. Tällaisen muodostuskengän alueella tapahtuu luonnollisesti, paitsi kuitujen siirtymistä toistensa suhteen, myös li 11 83102 veden poistumista massasta, jonka vedenpoiston intensiteetti riippuu viiroja ohjaavan kengän pinnan kaarevuussäteestä sekä siitä, onko kengän onsipinta paineen vai tyhjön alaisena.

5 Jotta tällaisen kengän tai kammion kannen ja sen mahdollisten listojen muodostama formaatioplnta voisi toimia formaatiota parantavasti, on tämän pinnan alueelle viirojen välissä tulevan kuitumaton vesipitoisuuden oltava riittävän suuri niin, että kuitujen siirtyminen toistensa suhteen voi vielä tapahtua verraten vapaasti. Tämä on keksinnössä eri-10 tyisen hyvin toteutettu sitä kautta, että listakengän alueella vedenpoisto tapahtuu vähemmän huopautuneen massakerroksen suuntaan.

Vedenpoistoon vaikutetaan formaatiokengän alueella formaatiopinnan tietyillä rakennepiirteillä, joita ovat esim. sen pituus rainan kulkusuun-15 nassa, sen kaarevuussäde, siinä olevien listojen lukumäärä ja niiden välisten rakojen suuruus Jne. Viirojen kudostiheydellä ja -tyypillä on myös vaikutusta vedenpoistoon samoinkuin viirojen jännityksellä, joka määrää sen puristusvoiman, joka kohdistuu viirojen välissä olevaan kuitumattoon ja joka myös osaltaan vaikuttaa rainasta vettä poistavas-20 ti.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuviossa esitettyyn keksinnön sovellutusesimerkkiin, jonka yksityiskohtiin keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu.

;:· 25

Kuvio esittää kaaviollisena sivukuvana keksinnön mukaista rainanmuo-dostusosaa, joka käsittää sen toiminnan kannalta olennaisimpina osina ensimmäisen viirasilmukan 10 ja toisen viirasilmukan 20 sekä ensimmäisen rainanmuodostustelan 21 ja toisen rainanmuodostustelan 25 sekä 30 rintatelan 11. Rainanmuodostustelat 21 ja 25 ovat kumpikin viirasilmukan 20 sisäpuolella ja rintatela 11 viirasilmukan 10 sisäpuolella.

."· Viira 10 on ns. peittävä viira ja viira 20 ns. kantava viira, jota raina W seuraa kaksiviiraisen muodostusvyöhykkeen jälkeen. Paperikonee-• · seen kuuluvan perälaatikon huuliosa 40 suuntaa massasuihkun J (nuoli) 35 viirojen 10 ja 20 rajoittamaan kitaan K, joka muodostuu telojen 11 ja 21 keskinäisen aseman määräämänä. Kitaa K rajoittaa toiselta puolen i2 831 02 viira 20, joka lähinnä ohjaustelan 26' ohjaamana peittää ensimmäistä muodostustelaa 21 ja toiselta puolen viira 10, joka johdetaan rintate-lan 11 yli muodostustelalle 21 kohtaamaan viira 20, tosin kuitukerrok-sen erottamana.

5

Keksinnön mukaisesti muodostustelana 21 on ontelopinnalla 21' varustettu tela. Pinnan 21' ontelot voivat olla joko kehää kiertäviä uria tai telavaippaan porattuja reikiä. Reiät puolestaan voivat olla ns. sokeita reikiä tai ulottua telan 21 vaipan läpi. Siinä tapauksessa, 10 että reiät ovat läpiporattuja, tela 21 voidaan varustaa sen vaipan sisäpuolelle sijoitetulla yksi- tai useampilokeroisella imukammiolla 21a. Muodostustela 21 on läpimitaltaan verraten suuri, edullisesti sen halkaisija D - 1500 - 2000 mm. Sektori, joka tarkoittaa viirojen 20 ja 10 yhteistä peittokulmaa telan 21 alueella, on suuruudeltaan pienempi 15 kuin 90°, sopivimmin noin 40°-60'>. Mitä suurempi telan 21 halkaisija D on, sitä pienempi voi sektori a eli viirapeittoa vastaava keskuskulma olla.

Vedenpoisto muodostustelan 21 alueella tapahtuu kahteen suuntaan, osit-20 tain viiran 10 läpi muodostustelasta 21 poispäin ja osittain viiran 20 läpi joko telan 21 pinnan 21' onteloihin tai telan 21 vaipan sisällä olevaan imukammioon 21a.

Siihen missä suhteessa muodostustelan 21 alueella tapahtuva vedenpois-25 to jakautuu toisaalta viiran 20 läpi ja toisaalta viiran 10 läpi, vaikuttavat monet tekijät mm. rintatelan 11 ja muodostustelan 21 välinen etäisyys sekä muodostustelan 21 ontelopinnan 21' laji ja onteloiden prosentuaalinen pintaosuus. Vedenpoiston intensiteettiin voidaan vaikuttaa myös peittävän viiran 10 ja kantavan viiran 20 tiheyksinen va-30 linnalla.

Tavoitteena on edellä mainittuja konstruktioparametreja hyväksi käyttäen ja soveltaen saada aikaan hallitusti mahdollisimman varovainen alkuvedenpoisto, joka toisaalta myötävaikuttaa korkeaan hienoaineen 35 retentioon ja toisaalta jättämällä muodostuvaan kuiturainaan riittävästi suspensiovettä tekee mahdolliseksi sen, että rainanmuodostukseen li i3 831 02 voidaan muodostustelan 21 jälkeen vaikuttaa tavalla, joka edellä on keksinnön taustana olevan tekniikan tason osalta esitetty.

Ensimmäisen muodostustelan 21 ja toisen muodostustelan 25 väliselle 5 formerin kaksiviiraiselle osuudelle on sijoitettu viirasilmukan 10 sisälle formaatioelin 12, jonka muodostaa kammiomainen runko-osa ja viiraa 10 vastaan vaikuttava kansiosa 3, joka muodostuu useista rakojen toisistaan erottamista listoista 13'. Muodostuselimen 12 kansiosa 13 on kaareva joko siten, että kaarevuussäde R on vakio tai siten, että kaa-10 revuussäde R jatkuvasti tai sopivin portain pienenee viirojen 10,20 etenemissuunnassa. Muodostuskengän 12 asema voidaan tehdä säädettäväksi pysty- ja vaakasuunnassa ja sen asentoa voidaan kiertää esim. sen kan-natuspisteiden kautta kulkevan akselin ympäri.

15 Muodostustelojen 21 ja 25 väliselle viirojen 10,20 juoksulle viirasilmukan 20 sisälle voidaan muodostuselimen 12 jälkeen sijoittaa tarpeen vaatiessa imulaatikko 24 tai vastaava täydentämään vedenpoistoa. Lopullinen kaksiviiraisella osuudella tapahtuva vedenpoisto saadaan aikaan muodostustelalla 25 lähinnä sektorilla b, jonka jälkeen viirat 20 ja 10 20 eroavat toisistaan.

Muodostuneen rainen W seuratessa kantavaa viiraa 20, jonka seuraamisen varmistamiseksi telan 25 sektorilla c vaikuttaa sopiva imu, raina W etenee viiran 20 kannatuksessa kohtaan P, jossa se irrotetaan viirasta 25 20 pick-up-telan 30 imuvyöhykkeen 30a avulla ja siirretään pick-up- kudokselle 31, joka vie rainan W edelleen paperikoneen puristinosalle (ei esitetty).

Kuvion esittämän muodostuskengän 12 kohdalla viirasilmukan 20 sisällä 30 on sinänsä tunnetun tyyppinen vedenkeräyskaukalo (ei esitetty), joka ohjaa viiran 20 läpi poistuneen veden paperikoneen sivulle. Viiran 10 johtoteloja on merkitty viitenumeroin 14 ja 15, ja viiran 20 johtotelo-ja on merkitty viitenumeroin 26 ja 26'.

35 Seuraavassa käsitellään edellä selostetun formerin toimintaa ja sen eri variaatioita. Keksinnössä on olennaista se, että kuten edellä todettiin 14 83102 ensimmäisen muodostustelan 21 sektorilla a vedenpoisto tapahtuu molempiin suuntiin kuitenkin yleensä enemmän viiran 10 läpi. Tällöin sektorilla a ulomman viiran 10 pinnalle huopautuu verraten tiivis kuituker-ros, kun taas vastakkaisen viiran 20 puolella oleva kuitukerros on 5 vähemmän huopautunut. Tämän johdosta muodostuskengän 12 kannen 13 kaa-revuussäde on vastakkaissuuntainen sektorin a kaarevuusäteeseen nähden. Tällä tavoin vedenpoistosuuntien vaihtamisella saadaan aikaan se etu, että jo osittain huopautuneen massakerroksen kuitustruktuuria ei rikota, jolloin on käytettävissä entistä laajempi alue kaikkien toimintapa-10 rametrien suhteen.

Telan 21 sektorilla a vedenpoistoa rajoitetaan niin, että kuitususpen-siota ei täydellisesti huopauteta, vaan se johdetaan jatkovedenpoistoa varten muodostuskeng'än 12 kansiosalle 13, jonka listat 13' aiheuttavat 15 pulseerauksen vedenpoistopaineessa. Tällöin vettä poistuu pääasiallisesti kiihtyvyysvoimien ja viirojen 10,20 kiristyksen vaikutuksesta formaatioelimen 12 alueella rainaa W kantavan viiran 20 läpi ja myös osittain rainaa W peittävän viiran 10 läpi etenkin silloin, jos formaatioelimen 12 sisätila on yhdistetty imulaitteisiin, jotka kuviossa on 20 kaaviollisesti esitetty lohkolla 27.

Formaatioelimen 12 jälkeen seuraa kantavaa viiraa 20 vasten toimiva imulaatikko 24, jota tarvittaessa voidaan käyttää vedenpoiston tehostamiseksi. Joissakin tapauksissa imulaatikko 24 on tarpeeton.

25

Toisella muodostustelalla 25 tapahtuu vielä vedenpoistoa jossakin määrin imuvyöhykkeellä 25 vallitsevan alipaineen vaikutuksesta. Telan 25 imuvyöhyke 25b on tarkoitettu lähinnä varmistamaan rainan W irtoaminen peittävästä viirasta 10 ja siirtyminen eteenpäin kantavan viiran 20 30 varassa.

Seuraavassa selostetaan keksinnön mukaisen formerin eri elinten rakennevaihtoehtoja ja eri parametrien sopivia alueita ja vaihtelurajoja.

35 Edellä esitetyistä syistä on kaksiviirainen vedenpoistovyöhyke edullisesti olennaisesti pystysuuntainen.

I i is 83102

Keksinnössä on olennaista, että ensimmäinen muodostustela 21 verraten suppealla sektorilla poistaa vettä varovasti kahteen suuntaan, lähinnä huokoisuuteen ja formaatioon liittyvistä syistä. Sektorin a suuruus on 5 n. 15°:sta ylöspäin ja suurimmillaan sektori a keksinnön puitteissa voi olla n. 90°. Ensimmäisen muodostustelan 21 halkaisija on sopivimmin luokkaa 1,5 m tai suurempi sektorin a jälkeen on massakerroksen kui-tusakeus k, on yleensä noin 2-3 %. Muodostuselimen 12 ohjauskannen 13 kaarevuussäde R on yleensä alueella 2 m - 5 m ja edullisimmin noin 3 m. 10 Elimen 12 jälkeinen kuitusakeuspitoisuus k, on noin 5-7 % sekä imutelan 25 jälkeinen kuiva-ainepitoisuus k« noin 15-20 %.

Kaksiviiraisen vyöhykkeen kokonaispituus on yleensä luokkaa 4-7 m, josta noin 1 m tulee muodostuskengän 12 kannen 13 osuudeksi.

15

Eräs edullinen piirre kuvion mukaisen vertikaalisen formerin geometriassa on se, että ensimmäisellä muodostustelalla 21 viirojen 10; 20 yhteinen peittovyöhyke a sijaitsee telan 21 keskiakselln kautta asetetun vaakatason molemmin puolin.

20

Kuvion mukaisesti mainittuna toisena muodostustelana 25 on imutela, jossa on ainakin kaksi imuvyöhykettä 25a ja 25b kuten edellä on esitetty, joissa kummassakin on vaikuttamassa sopiva alipaine. Mainitulla “I toisella muodostustelalla 25 oleva peittävän viiran 10 peittosektori b ;"25 on sopivimmin alueella noin 40°-120° ja kantavan viiran 20 vastaava peittosektori c on sopivimmin alueella noin 60e-180°.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat 30 vaihdella ja poiketa edellä esitetystä.

Claims (6)

1. Paperikoneen rainanmuodostusosa, joka käsittää kaksi viirasilmukkaa (10.20) jossa muodostusosassa vedenpoisto rainan (W) muodostavasta kui-5 tususpensiosta tapahtuu kahteen suuntaan mainittujen viirojen (10,20) läpi niiden yhteisellä Juoksulla, jossa muodostusosassa viirasilmukat (10.20) pääasiallisesti ensimmäisen muodostustelan (21) ja rintatelan (11) määräämänä muodostavat suppenevan kidan (K), johon paperikoneen perälaatikko (40) syöttää massasuihkun (J) ja jossa muodostusosassa sen 10 kaksiviirainen rainanmuodostusvyöhyke käsittää muodostuskidasta (K) lukien seuraavat, esitetyssä järjestyksessä peräkkäin olevat erityiset ja erilliset muodostuselimet ja vedenpoistovyöhykkeet (a) ensimmäisen onsipintaisen (21') muodostustelan (21) alueella ole-15 van ensimmäisen muodostusvyöhykkeen, jossa vedenpoisto tapahtuu kahteen suuntaan molempien viirojen (10,20) läpi sektorilla (a), jonka laajuus on korkeintaan noin 90°, (b) stationäärisen muodostuselimen (12) kaarevan (R) kansiosan (13') 20 määräämän toisen muodostusvyöhykkeen, joka kaareutuu vastakkaiseen suuntaan kuin ensimmäisellä muodostustelalla (21) oleva kaksiviirainen sektori (a), ; (c) toisen muodostustelan (25) ohjaaman kolmannen muodostusvyöhykkeen 25 (25a,25b), jonka alueella peittävä viira (10) erotetaan viirojen (10.20) välissä muodostetusta rainasta (W), joka tämän jälkeen seuraa kantavaa viiraa (20) pick-up-kohtaan (P) tai vastaavaan, tunnet -t u siitä, että peittävän viiran (10) silmukan sisälle sovitettuna stationäärisenä muodostuselimenä on listakantinen muodostuselinsovitel- 30 ma (12), jonka jälkeen seuraa kantavan viiran (20) silmukan sisälle sovitettu toinen muodostuselin (24) ennen toista muodostustelaa (25).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen muodostusosa, tunnettu siitä, että mainitun muodostuselimen (12) listakannen kaarevuussäde (R) on 35 välillä n. 2 m - 5 m, sopivimmin n. 3 m. I: 17 831 02

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen muodostusosa, tunnettu siitä, että stationäärisessä muodostuselimessä (12) oleva rakojen toisistaan erottamien listojen (13’) muodostama ohjauskansi (13) aikaansaa sen ohi juoksevaan massakerrokseen sykkivän vedenpoistopaineen ja että 5 mainitun muodostuselimen (12) sisätila on tarvittaessa yhdistetty ali-painelähteeseen (27).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen muodostusosa, tunnet -t u siitä, että mainittuna ensimmäisenä ja toisena muodostustelana 10 (21;25) on imutela.

5. Patenttivaatimuksen 1-4 mukainen muodostusosa, tunnettu siitä, että ensimmäisellä muodostustelalla (21) olevan viirojen yhteisen peittosektorin (a) laajuus on n. 15°-90°, sopivimmin n. 40°-60®. 15

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen rainanmuodostusosa, tunnettu siitä, että eri muodostusvyöhykkeet ja niillä olevat elimet on siten sovitettu, että kaksiviiraisella osuudella muodostuvan kuitu-kerroksen tai rainan kuitusakeus kehittyy seuraavasti: ensimmäisen muo- 20 dostusvyöhykkeen (a) jälkeen k, - 2-3 %; stationäärisen muodostuselimen (12) määräämän toisen muodostusvyöhykkeen jälkeen 1¾ - 3-4 %; kantavan .*. · viiran (20) silmukan sisällä olevan toisen muodostuselimen (24) jälkeen k4 - 5-7 % ja toisen muodostustelan (25) ja sitä mahdollisesti seuraavien lisävedenpoistoelementtien jälkeen k5 - 15-20 %. 25 ie 83102