FI97339C - Rainan katkaisulaite - Google Patents

Description

97339

Rainan katkaisulaite 5

Keksinnön kohteena on rainan katkaisulaite, johon kuuluu katkaisuterä ja toimilaite, joka on sovitettu vaikuttamaan katkaisuterään katkaisu-iskun aikaansaamiseksi.

10 Paperirainan käsittelylaitteissa, kuten esimerkiksi paperi- ja päällys-tyskoneissa käytetään katkaisulaitteita, joiden tehtävänä on katkaista rata useista kohdista, kun koneessa tapahtuu jokin toimintahäiriö, kuten esimerkiksi hallitsematon ratakatko. Katkaisun tarkoituksena on suojella sellaisia kohteita, jotka saattaisivat vaurioitua kun paperi-15 rata etenee rypistyneenä ja kireytensä menettäneenä koneen sisällä esimerkiksi päällystysaseman tai pehmeätelaisen kalanterin läpi.

Lisäksi katkaisulaitteita käytetään rullaimissa osana konerullanvaihto-laitteistoa.

20

Paperinvalmistuksessa ja jälkikäsittelyssä (esim. päällystys, kalante-rointi, pituusleikkaus) käytettyjen koneiden nopeuden lisääntyessä jopa yli 2500 m/min. kohdistuu myös radankatkaisulaitteiden toimintaan vaatimuksia, jotka edellyttävät sekä lyhyempää reagointiaikaa, pienempää 25 kokoa, että suurempaa terän liikenopeutta katkaisuhetkellä.

Nykyisin tunnetut paperirainan katkaisulaitteet ovat rakenteeltaan sellaisia, että lukuisia välimatkan päähän toisistaan sovitettuja pai-neilmasylintereitä on sovitettu vaikuttamaan katkaisulaitteen kat-30 kaisuterään. Katkaisun jälkeen paineilmasylinterit palauttavat kat- kaisuterän takaisin alkuperäiseen asentoon. Tällä tunnetulla ratkaisul-' la katkaisuterälle ei kuitenkaan saada riittävän suurta nopeutta, jonka johdosta katkaisussa tapahtuu liian suuri aikaviive, mistä on seurauk-• sena väärä katkaisukohta, ts. katkaisu on liian epätarkka paikan suh- 35 teen. Katkaisuterän liian hitaasta liikkeestä on seurauksena myös huono katkaisujälki paperirainassa.

2 97339

Nykyään vaaditaan paperirainan katkaisulaitteelta yleisesti noin 0,3 m tarkkuutta. Tämä tarkoittaa sitä, että katkaisukäskystä aikaviiveen on oltava sellainen, että katkaisuvirhe on pienempi kuin vaadittu tark-kuusraja 0,3 m. Aikaisemmin tunnetussa ratkaisussa, jossa käytetään 5 lukuisia välimatkan päähän toisistaan sijoitettuja paineilmasylinterei-tä, aikaviive on suuruusluokkaa 0,25 sek. Nykyisillä rainanopeuksilla tämä vastaa matkaa n. 5 m rainassa. Mikäli katkaisussa sallitaan 10 % virhe, on tästä seurauksena se, että tämän tunnetun katkaisulaitteen tarkkuus on ainoastaan suuruusluokkaa 0,5 m.

10

Suomalaisessa patenttihakemuksessa nro 860797 on esitetty paperirainan katkaisulaite, johon kuuluu runko-osa ja runko-osaan sovitettu terälai-te, joka on sovitettu suorittamaan paperirainan katkaisemisen, sekä toimilaite paperirainan katkaisuun tarvittavan voiman aikaansaamiseksi 15 terälaitteelle. Toimilaite paperirainan katkaisuun tarvitaan voiman aikaansaamiseksi terälaitteelle on jousilaite, johon on varastoitu katkaisuenergia. Katkaisulaite on varustettu ainakin yhdellä viritys-laitteella, joka on sovitettu virittämään jousilaitteen. Virityslaiteet ovat paineilman avulla laajennettavissa olevia letkuja.

20

Saksalaisessa hyödyllisyysmallihakemuksessa G-9413363.8 on esitetty paperirainan katkaisulaite, joka on sovitettu toimimaan kahden telan välisessä tilassa liikkuvan paperirainan katkaisemiseksi. Katkaisulaitteeseen kuuluu hammastettu katkaisuterä ja toimilaite, joka vipuvarren t· 25 välityksellä on sovitettu aikaansaamaan vipuvarteen kiinnitetylle kat-kaisuterälle katkaisuliikkeen. Toimilaite voi olla pneumaattinen, hydraulinen, sähköinen, piezosähköinen, magneettinen tai induktiivinen toimilaite.

30 Vaikka tällä tunnetulla katkaisulaitteella pyritään nopeaan katkaisuun, . esiintyy tässä tunnetussa ratkaisussa lukuisia huomattavia epäkohtia.

Katkaisulaite vie paljon tilaa ja lisäksi sen toiminta on työturvallisuuden kannalta huono ja voi aiheuttaa vaaratilanteita esim. paperi- ja päällystyskoneilla työskenteleville henkilöille. Edelleen tämän tunne- 35 tun ratkaisun huonona puolena on pitkä viive, joka kuluu teräpalkin kiihdyttämiseen katkaisunopeuteen.

3 97339

Aikaisemmin tunnetut katkaisulaitteet ovat massiivisia ja tarvittavan iskunopeuden aikaansaamiseen tarvitaan suuri voima. Myös massiivisen katkaisuterän pysäyttäminen on ongelmallista ja massiivinen katkaisute-rä aiheuttaa katkaisulaitteeseen suuria dynaamisia kuormituksia, jonka 5 johdosta rakenteiden on oltava lujia ja suurikokoisia. Tämän johdosta nykyisin tunnetut katkaisulaitteet ovat tilaavieviä ja lisäksi katkaisulaitteeseen kohdistuvat suuret dynaamiset kuormitukset vaikuttavat myös katkaisulaitteen välittömässä läheisyydessä olevassa ympäristössä.

10 FI-hakemuksessa nro 944816 on esitetty rainan katkaisulaite, johon kuuluu runko-osa ja runko-osaan sovitettu terälaite, joka on sovitettu suorittamaan rainan katkaisemisen. Runko-osan ensimmäinen runko-osa ja toinen runko-osa ovat kaarevia pintoja, joiden välissä on rengasmainen tila. Ainakin toinen kaarevista pinnoista on liikkuva, jolloin katkai-15 suterä on sovitettu virittymään mainitussa rengasmaisessa tilassa.

Ainakin toisessa runko-osassa on aukko katkaisuterän iskuaukkoa varten.

Keksinnön päämääränä on aikaansaada parannus nykyisin tunnettuihin rai->' nan katkaisulaitteisiin. Keksinnön yksityiskohtaisempana päämääränä on 20 aikaansaada rainan katkaisulaite, jonka katkaisujälki on mahdollisimman lyhyt rainan kulkusuunnassa. Vielä eräänä keksinnön päämääränä on aikaansaada rainan katkaisulaite, joka soveltuu sekä paperi- että karton-kirainalle ja jolla voidaan katkaista raina kerralla koko rainan leveydeltä. Vielä eräänä keksinnön päämääränä on aikaansaada katkaisulai-t: 25 te, joka mahdollistaa mahdollisimman nopean katkaisuiskun ja katkaisu- laitteen muodostamisen rakenteeltaan mahdollisimman pienikokoiseksi.

Keksinnön päämäärät saavutetaan katkaisulaitteella, joka on tunnettu siitä, että toimilaite muodostuu lukuisista paineistettavissa olevan 30 säiliön sisälle sijoitetuista tai lukuisista kukin sylinteri omaan • ♦ paineistettavissa olevaan säiliöönsä sijoitetuista sylintereistä, joissa kussakin on mäntä ja männänvarsi, ja että mainitut männänvarret on kiinnitetty tietyllä jaolla katkaisuterään.

35 Keksinnön mukaisella katkaisulaitteella saavutetaan lukuisia merkittäviä etuja. Katkaisulaitteen isku on erittäin nopea ja katkaisulaite on 4 97339 kooltaan mahdollisimman pienikokoinen. Katkaisulaitteella voidaan katkaista paperi- tai kartonkiraina kerralla koko rainan leveydeltä siten, että katkaisujälki on mahdollisimman lyhyt rainan kulkusuunnassa, jonka ansiosta esim. saumauksessa syntyvä "häntä" on mahdollista aikaansaada 5 huomattavasti lyhyemmäksi kuin aikaisemmin tunnetuilla katkaisulaitteilla. Pienikokoisen katkaisulaitteen sijoittaminen erilaisiin ympäristöihin on paljon helpompaa kuin tekniikan tasosta tunnettujen katkaisulaitteiden.

10 Keksinnön mukaisella katkaisulaitteella aikaansaadaan katkaisuterän suuri iskunopeus noin 15 m/s erittäin hyvällä toistettavuudella. Katkaisulaitteen katkaisuterän nopea isku saadaan aikaan katkaisuterään kiinnitettyjen sylinterin suuripintä-alaisten ja nopeasti avautuvien paineohjattujen ohjausventtiilien avulla sekä sijoittamalla sylinterit 15 painesäiliön sisään siten, että paineilman kulkureitti painesäiliöstä sylintereihin on mahdollisimman lyhyt. Keksinnön mukaisen katkaisulaitteen liikkuvat osat koostuvat katkaisuterästä ja katkaisuterään tietyllä jaolla kiinnitetyistä männänvarsista ja männistä. Katkaisuterän massa kaikista liikkuvista osista on edullisimmillaan noin 70 %.

20

Keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisien piirustuksien kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

25

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen katkaisulaitteen erästä edullista suoritusmuotoa kaaviomaisena poikkileikkauskuvana.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista katkaisulaitetta tilanteessa, jossa 30 katkaisuterä on suorittanut katkaisuliikkeen, kaaviomaisena poikkileikkaus kuvana .

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisessa suoritusmuodossa keksinnön mukaista katkaisulaitetta on merkitty yleisesti viitenumerolla 10. Katkaisulaittee-35 seen 10 kuuluu katkaisuterä 11 ja toimilaite 12, joka on sovitettu vaikuttamaan katkaisuterään 11 katkaisuiskun aikaansaamiseksi. Tässä 5 97339 suoritusmuodossa toimilaite 12 muodostuu lukuisista sylintereistä 13, joissa kussakin on mäntä 14 ja männänvarsi 15. Katkaisuterään 11 on kiinnitetty tietyllä jaolla männänvarret 15. Männänvarsien 15 kiinni -tysväli katkaisuterään 11 riippuu sylinterien 13 lukumäärästä. Sylinte-5 reitä 13 on edullisesti 6-14 kpl ja erityisen suositeltavasti 8-10 kpl riippuen katkaisuterän 11 leveydestä. Sylinterit 13 on sijoitettu säiliön 17 sisälle ja säiliössä 17 vallitsevaa painetta on merkitty kirjaimella Ps. Jokaisella sylinterillä 13 voi myös olla oma säiliönsä 17. Männän 14 liike pysäytetään pysäytystyynyn 16 avulla. Mäntien 14 toi-10 mintaa ohjataan ohjausventtiilien 18 avulla. Ohjauspainetta on merkitty kirjaimella PQ ja vastapainetta kirjaimella Pv. Ohjauspaineen PQ suuruus on edullisesti noin 80 % säiliön 17 paineesta Ps. Katkaisuterän 11 ohjainta on merkitty viitenumerolla 19. Mäntä 14 voidaan palauttaa joko vastapaineen Pv avulla tai johtamalla erillisessä putkistossa vallitseva 15 paine männän 14 alapuolelle.

Keksinnön mukaisessa katkaisulaitteessa 10 ohjausventtiilit 18 avautuvat erittäin tehostetusti, koska ohjausventtiilin 18 luistin alkaessa liikkua säiliön 17 paine Ps pääsee välittömästi vaikuttamaan ohjausvent-20 tiilin 18 luistiin moninkertaiselle pinta-alalle verrattuna tilanteeseen, jossa ohjausventtiili 18 on kokonaan kiinni. Keksinnön mukaisessa katkaisulaitteessa 10 katkaisuterän 11 nopea isku siis saadaan aikaan katkaisuterään 11 kiinnitettyjen sylinterien 13 suuripinta-alaisten ja nopeasti avautuvien paineohjattujen ohjausventtiilien 18 avulla sekä 25 sijoittamalla sylinterit 13 painesäiliön 17 sisään siten, että paine-ilman kulkureitti painesäiliöstä 17 sylintereihin 13 on mahdollisimman lyhyt. Keksinnön mukaisessa katkaisulaitteessa 10 on siis onnistuttu saamaan katkaisuterä 11 ja sen liikuttelulaitteet mahdollisimman ke-veiksi. Liikkuvat osat koostuvat katkaisuterästä 11 ja katkaisuterään 30 11 tietyllä jaolla kiinnitetyistä männänvarsista 15 ja männistä 14.

Katkaisuterän 11 massa kaikista liikkuvista osista on edullisimmillaan noin 70 %.

Keksinnön mukaisessa katkaisulaitteessa 10 ohjausventtiilien 18 toimin-35 ta on aikaansaatu erittäin tarkaksi ja ohjausventtiilien 18 avautumis-nopeus on erittäin suuri. Tämä on aikaansaatu pienentämällä ohjausvent- 6 97339 tiilin 18 luistin massaa ja pinta-alasuhteita siten, että ohjausvent-tiili 18 avautuu erittäin suurella ohjauspaineella P0, edullisesti paineella, joka on suuruusluokkaa 2,3-7 bar, jos säiliön 17 paine Ps on suuruusluokkaa 3-10 bar. Edullisesti säiliön 17 paine Ps on noin 4 bar.

5 Ohjauspaineen PD korkea taso tekee ohjausventtiilin 18 toiminnan erittäin tarkaksi, koska ohjausventtiilin 18 laukaisu tapahtuu poistamalla ohjausventtiilin 18 ohjauspaine Pc kaikista ohjauskammioista yhtäaikaa. Mitä nopeammin paine P0 ohjauskammioissa 20 laskee sitä nopeammin ohitetaan se painealue, jolla kaikki ohjausventtiilit 18 avautuvat. Paineen 10 laskunopeuteen vaikuttaa oleellisesti painetaso.

Keksinnön mukaisella katkaisulaitteella aikaansaadaan katkaisuterän 11 suuri iskunopeus noin 15 m/s erittäin hyvällä toistettavuudella. Tämän johdosta keksinnön mukaisella katkaisulaitteella 10 on mahdollista 15 katkaista raina kerralla koko leveydeltään siten, että katkaisujälki on mahdollisimman lyhyt rainan kulkusuunnassa ja saumauksessa syntyvä "häntä" on täten mahdollista saada lyhyemmäksi kuin tekniikan tasosta tunnetuilla katkaisulaitteilla. Keksinnön mukainen katkaisulaite 10 on myös pienikokoinen, joten sen sijoittaminen erilaisiin ympäristöihin on 20 erittäin helppoa.

Keksinnön mukaisen katkaisulaitteen 10 katkaisuterän 11 nopeuden kannalta on tärkeää, että sylinterit 13 toimivat yhtäaikaa, ts. tahdis-tetusti. Myös terän 11 kestävyyden kannalta on tärkeää, että männät 14 25 törmäävät pysäytystyynyihinsä 16 mahdollisimman yhtäaikaa. Tahdistukseen voidaan vaikuttaa ohjauspaineputkiston 21 virtausvastuksien säätämisellä. Tämän johdosta kaikkien ohjausventtiilien 18 ohjauspaineputket on edullista valmistaa yhtä pitkiksi ja ohjausputkiin on edullista tehdä yhtä monta mutkaa. Keksinnön mukaisen katkaisulaitteen 10 kaikki 30 sylinterit 13 on helposti saatavissa toimimaan yhden millisekunnin sisällä. Yhden millisekunnin aikana mäntä 14 etenee lähdöstään noin 1 mm:n pituisen matkan. Tämä suurin vaihe-ero on itse asiassa teoreettinen, sillä katkaisuterän 11 jäykkyys männän 14 voiman suunnassa on niin suuri, että katkaisuterä 11 pystyy tasaamaan tämänsuuruiset erot.

35 7 97339

Edellä on esitetty ainoastaan eräs keksinnön edullinen suoritusmuoto ja alan ammattimiehelle on selvää, että siihen voidaan tehdä lukuisia modifikaatioita oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

5

Claims (8)

97339

1. Rainan katkaisulaite (10), johon kuuluu katkaisuterä (11) ja toimilaite (12), joka on sovitettu vaikuttamaan katkaisuterään (11) kat- 5 kaisuiskun aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, että toimilaite (12) muodostuu lukuisista säiliön (17) sisälle sijoitetuista tai lukuisista kukin sylinteri omaan säiliöönsä sijoitetuista sylintereistä (13) , joissa kussakin on mäntä (14) ja männänvarsi (15), ja että mainitut männänvarret (15) on kiinnitetty tietyllä jaolla katkaisuterään 10 (11).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rainan katkaisulaite, tunnet-t u siitä, että sylinterit (13) on sijoitettu säiliön (17) sisälle, jossa vallitsee paine (Ps) , joka on suuruusluokkaa 3-10 bar, edullisesti 15. bar.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen rainan katkaisulaite, tunnet- t u siitä, että sylinterit (13) on sijoitettu painesäiliön (17) sisään siten, että paineilman kulkureitti painesäiliöstä (17) sylintereihin 20 (13) on mahdollisimman lyhyt.

4. Jonkin patenttivaatimuksien 1-3 mukainen rainan katkaisulaite, tunnettu siitä, että ohjausventtiilit (18) on sovitettu ohjaamaan mäntien (14) toimintaa, ja että ohjausventtiilit (18) on sovitettu • 25 avautumaan ohjauspaineella (P0), joka on suuruusluokkaa 2,3-7 bar.

5. Jonkin patenttivaatimuksien 1-4 mukainen rainan katkaisulaite, tunnettu siitä, että pysäytystyynyt (16) on sovitettu pysäyttämään mäntien (14) liikkeet. 30

6. Jonkin patenttivaatimuksien 1-5 mukainen rainan katkaisulaite, tunnettu siitä, että sylintereitä (13) on 6-14 kpl, edullisesti 8-10 kpl, katkaisuterän (11) leveydestä riippuen. 97339

7. Jonkin patenttivaatimuksien 1-6 mukainen rainan katkaisulaite, tunnettu siitä, että katkaisuterän (11) massa kaikista liikkuvista osista on suuruusluokkaa noin 70 %.

8. Jonkin patenttivaatimuksien 1-7 mukainen rainan katkaisulaite, tunnettu siitä, että katkaisuterän (11) iskunopeus on suuruusluokkaa 15 m/s. 97339