FI98506C - Paperirainan pope-rullain tai vastaava - Google Patents

Description

98506

Paperirainan pope-rullain tai vastaava Pope-rullmaskin eller motsvarande för pappersbana 5 Keksinnön kohteena on paperirainan pope-rullain tai vastaava, johon kuuluu päädyt ja mainittuihin päätyihin kiinnitetyn, refityksellä varustetun vaipan käsittävä rullaussylin-teri, jolloin vaippa ja päädyt sulkevat sisäänsä tyhjän sisätilan, johon kytketyn alipaineen avulla on jäljestetty muodostumaan vaipan rei’itykseen alipaine vaipan ja paperirainan välisen luiston estämiseksi ja joka rullaussylinteri on molempien päätyjen-10 sä yhteydessä laakeroitu laakereilla rullaimen runkorakenteisiin ja jossa rullaimessa on ensiöhaarukat, joilla tyhjä rullausakseli tuodaan rullaussylinterin yhteyteen, sopivimmin sen yläpuolelle ja johon rullaimeen kuuluu toisiohaarukat tai vastaavat, joiden yhteyteen edellä mainittu rullausakseli ja sille rullaussylinterin yhteydessä jo kasvanut rulla on jäljestetty siirrettäväksi rullauksen alkuvaiheiden jälkeen ja joiden toisiohaarukoiden 15 yhteydessä rullaus on suurelta osalta jäljestetty suoritettavaksi ja joilta toisiohaarukoilta rulla on sovitettu poistettavaksi sen valmistuttua.

Pope-rullainta käytetään yleisesti mm. paperikoneesta, päällystyskoneesta, superkalan-terista ja painokoneesta tulevan paperirainan rullaukseen. Raina rullataan siinä akselille, 20 ja syntyvää rullaa painetaan pope- eli rullaussylinteriä vasten jonka yli raina tietyssä sektorissa kulkee ja jota pyöritetään rainan nopeutta vastaavalla kehänopeudella. Ennen rullan valmistumista uusi akseli voidaan tuoda nippikosketukseen pope-sylinterin kanssa niin, että sekin saa vastaavan kehänopeuden. Heti kun paperirulla on saavuttanut halutun läpimitan, se siirretään eroon pope-sylinteristä. Tällöin sen pyörimisnopeus 25 alkaa hidastua, mikä aiheuttaa sen, että uuden rulla-akselin ja valmiin rullan väliin muodostuu rainalenkki. Tämä lenkki ohjataan esim. paineilmasuihkulla kiertymään uuden rulla-akselin ympärille, jolloin se repeää irti valmiista rullasta.

Tunnetusti rullausvaiheessa paperirullan akseli lepää ja pyörii tavallisesti kahden 30 kannatinkiskon varassa. Tätä varten sen päissä on erityiset laakeriosat, jotka myös ohjaavat rullan kulkua, kun se valmistuttuaan siirretään mainittuja kiskoja pitkin jatkokäsittelyyn. Paperinvalmistuksessa tämä jatkokäsittely on yleensä pituusleikkaus, 2 98506 jossa rulla leikataan ja puretaan pienemmiksi rulliksi. Tyhjien rulla-akseleiden palauttamiseen ja vaihtoon voidaan käyttää esim. nosturia.

Tiettyjä paperilaatuja esim. LWC ja SC rullattaessa on esiintynyt varsinkin suuremmilla 5 nopeuksilla ongelmana rullattavan paperin luistaminen rullaussylinterin pinnalla. Tämä luisto-ongelma esiintyy etenkin edellä selostetuissa kehävetoisissa rullaimissa, joissa kasvava uusi paperirulla saa pyörittämisessä tarvittavan tehon käytöllä varustetun rullaussylinterin kehältä omalle kehälleen paperin ja rullaussylinterin pinnan välisen kitkavoiman välityksellä. Mainitun kitkavoiman ollessa tiettyä raja-arvoa pienempi 10 rullaussylinterin pinnan ja rullattavan paperin välillä ilmenee luistoa, mikä puolestaan johtaa hallitsemattomiin kireys- ja kovuusvaihteluihin teon alaisessa paperirullassa. Nämä kireys- ja kovuusvaihtelut aiheuttavat rulliin, erityisesti niiden sisäkerroksiin, ryppyjä, niin että rullien pohjaosa menee hylkypaperiksi. Tämä puolestaan aiheuttaa paperitehtaalle huomattavia taloudellisia menetyksiä.

15

Edellä kuvattu paperin luistaminen rullaussylinterin pintaa vasten on riippuvainen paperin kireydestä rullaussylinterin alueella ja tästä aiheutuvasta pintapaineesta rullaussylinterin pintaa vasten. Toinen luistoon vaikuttava seikka on se viivapaine, jonka ensiö- ja toisiorullaushaarukat aiheuttavat kasvavalle paperirullalle rullaussylinteriä 20 vasten. Lisäksi luiston syntymiseen vaikuttavat rullattavan paperin ja rullaussylinterin pintaominaisuudet, siis mainittujen pintojen välinen kitkakerroin, mihin vaikuttaa myös paperin kosteus.

Paperin kireyden lisääminen vähentää mainittua luistotaipumusta, sillä tällöin paperin 25 pintapaine rullaussylinteriä vasten suurenee ja kitkavoima kasvaa. Paperin vetolujuus asettaa kuitenkin lisääntyneiden katkojen kautta kireyden noston ylärajan. Syntyvän rullan ja rullaussylinterin välisen viivapaineen pitämistä riittävän suurena ja tasaisena vaikeuttaa se, että rullaus aloitetaan yläasennossaan olevissa ensiöhaarukoissa ja jatketaan myöhemmässä vaiheessa toisiohaarukoissa. Ensiöhaarukat tuovat rullan 30 alaspäin kallistuneeseen kosketukseen rullaussylinterin pinnan kanssa, jolloin rulla alkaa saada pyöritystehonsa rullaussylinterin kehältä. Rullan kasvaessa ja ensiöhaarukoiden

II

3 98506 laskeutuessa vähitellen ala-asentoonsa, viivapaine rullan ja rullaussylinterin välillä pienenee varsin tasaisesti ja jyrkästi, johtuen maan vetovoimasta aiheutuvan voimakom-ponentin pienentymisestä kasvavan rullan aseman muuttuessa rullaussylinteriin nähden.

5 Mainitun viivapaineen hallinnan vaikeimman osuuden muodostaa se vaihe, jossa kasvava rulla siirretään ensiöhaarukoista toisiohaarukoihin. Käytännössä viivapaineessa esiintyy tällöin merkittäviä vaihteluja, jotka puolestaan tekevät mahdolliseksi paperin hetkelliset luistamiset rullaussylinterin pinnalla. Tästä on seurauksena ajoittain esiintyvä edellä kuvattu paperin ryppyyntyminen rullauksen alkuvaiheessa.

10

Rullan siirto ensiöhaarukoista toisiohaarukoihin voi aiheuttaa paperissa myös kireysvaih-teluja, jotka vaihtelevan pintapaineen vuoksi saattavat olla syynä luistamisiin ja paperin ryppyyntymisiin.

15 Ennestään tunnettuja keinoja edellä kuvatun luisto-ongelman ja sen seurausten välttämiseksi on paperin kireyden asettaminen mahdollisimman suureksi rullaussylinterin ja sitä edeltävän lähimmän käyttölaitteen nopeuseron säädöllä. Kuten sanottu, rajoittavana tekijänä on tällöin rainan katkoalttiuden lisääntyminen ja paperin laatuominaisuuksien huononeminen, koska esim. vetolujuus ja venymä tällöin pienenevät.

20

Tunnetusti toisena keinona käytetään kasvavan rullan ja rullaussylinterin välisen viivapaineen nostamista mahdollisimman suureksi käyttämällä kannatinhaarukoissa, erityisesti toisiohaarukoissa, ylisuurta kuormitusvoimaa, jolla painetaan rullaa rullaussy-linteriä vasten. Haittana tässä menettelyssä on paperin laatuominaisuuksien huononemi-25 nen, koska erityisesti vetolujuus ja venymä pienenevät samoin kuin edellistäkin keinoa käytettäessä.

Lisäksi keksintöön liittyvän tekniikan tason osalta viitataan DE-patenttiin 502 391, SE-patenttiin 102 927 ja US-patentteihin 2 753 181, 4 207 998 ja 4 277 010 sekä FI-30 patenttiin 74 446.

4 98506

Yllämainituista julkaisuista keksinnön mukaista ratkaisua lähinnä lienee FI-patentti 74 446. Tässä julkaisussa on kuvattu paperirainan pope-rullain tai vastaava, joka käsittää rullaussylinterin, joka on molempien päätyjensä yhteydessä laakeroitu rullaimen runkorakenteisiin ja jossa rullaimessa on ensiöhaarukat, joilla tyhjä rullausak-5 seli tuodaan rullaussylinterin yhteyteen, sekä toisiohaarukat, joiden yhteyteen edellä mainittu rullausakseli ja sille rullaussylinterin yhteydessä jo kasvanut rulla siirretään rullauksen alkuvaiheiden jälkeen ja joiden yhteydessä rullaus suurelta osalta suoritetaan ja joilta rulla poistetaan sen valmistuttua. Rullaussylinterinä käytetään mainitussa pope-rullaimessa rullausimusylinteriä, joka käsittää revitetyn vaipan sekä rullausimusylinte-10 rin sisään jäljestetyn imulaatikon, jonka imuvyöhyke on sovitettu pääasiallisesti sille sektorille, joka on kasvavan rullan tulonipin ja lähtönipin välillä. Tämän julkaisun mukaisella ratkaisulla päästäänkin rullauksessa erittäin hyvään lopputulokseen, mutta ratkaisun haittapuolena on se, että käytetty rullausimusylinteri sen sisällä olevine imulaatikoineen, reunatiivisteineen ja vastaavineen on erittäin kallis.

15

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tekniikan tasoon liittyvien ongelmien ratkaiseminen yksinkertaisesti ja käytännössä toimivalla ja varmalla tavalla. Tarkoituksena on lisäksi aikaansaada sellainen laite paperirainan rullauksessa, jonka toimintavarmuus ja tehokkuus ovat vähintäin samaa luokkaa yllämainitun FI-patentin 74 446 kanssa, mutta 20 joka on rakenteeltaan tätä tekniikan tasoa olennaisesti yksinkertaisempi ja valmistuskustannuksiltaan halvempi.

Näihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi on keksinnölle pääasiassa tunnusomaista, että rullaussylinterin vaipan pintaan on muodostettu urat ja että mainittu 25 vaipan läpi menevä rei’itys on muodostettu näiden urien pohjaan.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutettavista eduista voidaan tässä yhteydessä tuoda esiin, että muuhun tekniikan tasoon nähden saavutettavat edut ovat samat kuin FI-julkaisussa 74 446 ja että tähän julkaisuun nähden keksinnön merkittävimmät edut 30 ovat juuri rakenteen yksinkertaisuudessa sekä vähäisemmissä kustannuksissa.

5 98506

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyyn keksinnön erääseen sovellutusesimerkkiin, jonka yksityiskohtiin keksintöä ei ole rajoitettu.

5 Kuvio 1 esittää kaaviollisena sivukuvana erästä pope-rullainta, jossa sovelletaan keksinnön mukaista menetelmää ja jäijestelyä.

Kuvio 2 esittää rullausimusylinteriä sen toisesta päädystä nähtynä osittain leikattuna kuvantona.

10

Kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaista rullausimusylinteriä kuvioon 2 merkitystä suunnasta A nähtynä osittain leikattuna kuvantona.

Kuvio 4 esittää osittaista leikkauskuvaa kuvion 3 mukaisen rullaussylinterin vaipan 15 edullisesta toteuttamismuodosta.

Kuviossa 1 kaaviollisesti esitetyn pope-rullaimen pääosan muodostaa rullaussylinteri 10, jonka kehän mukana paperiraina W kiertää vähän yli neljänneskierroksen (kulma a) ennen siirtymistään rulla-akselin 11 ympärille muodostuvan paperirullan kehälle. 20 Akseli 11 lepää ja pyörii kahden kannatinkiskon 12 varassa, ja toisiohaarukat 13 painavat sitä rullaussylinteriä 10 kohdin. Toisiohaarukat 13 myös siirtävät paperirullan R irti rullaussylinteristä 10, kun haluttu rullan R läpimitta on saavutettu.

Valmiit paperirullat R kuljetetaan kannatinkiskoja 12 pitkin jatkokäsittelyyn, josta tyhjät 25 rulla-akselit palautetaan esim. kannatinkiskojen 12 yläpuolelle asennetuille varastointikis-koille (ei esitetty).

Rulla-akselien 11 vaihtolaitteen muodostavat rullaussylinterin 10 sivulta ylöspäin ulkonevat johteet 14, jotka on alapäästään laakeroitu kiertyviksi, sekä kummassakin 30 näistä johteista 14 ylös-alas liikkuvat kitakelkat, joiden alaleukakappaleen 15 ja yläleukakappaleen 16 väliseen kitaan rulla-akseli 1Γ voidaan sulkea laakeriosiensa 6 98506 kohdalta. Osat 14,15 ja 16 muodostavat ns. ensiöhaarukat. Leukakappaleiden liike on siten jäljestetty, että hydraulisylinteri 17 liikuttaa alaleukakappaletta 15, joka hyd-raulisylinterin 18 välityksellä on yhteydessä yläleukakappaleeseen 16. Hydraulisylinte-riä 18 voidaan näin ollen käyttää vain leukakappaleiden 15,16 välisen kidan avaami-5 seen tai sulkemiseen.

Rulla-akselin 10 vaihtoa suoritettaessa alaleukakappaleet 15 nostetaan apukiskojen (ei esitetty) päiden tasalle ja yläleukakappaleet 16 nostetaan yläasentoonsa 16’. Samalla johteita 14 kierretään voimalaitteella, jota ei ole piirustuksissa esitetty, sellaiseen 10 asentoon, ettei alaleukakappaleen 15 ja apukiskon pään väliin jää aukkoa. Rulla-akselin annetaan vieriä leukakappaleiden kitoihin, jotka suljetaan laskemalla yläleukakappaleita 16’. Alaleukakappaleita 15 lasketaan niin, että rulla-akselin 11’ kehä joutuu lähelle rullaussylinterin 10 kehää, minkä jälkeen johteita 14 kierretään rullaussylinterin 10 pyörimissuuntaan, jolloin johteiden 14 epäkeskeisen laakeroinnin ansiosta akselin 11’ ja 15 rullaussylinterin 10 välinen etäisyys edelleen pienenee, kunnes akseli 11’ koskettaa rullaussylinterin 10 päällä kulkevaa paperirainaa W ja saavuttaa tämän nopeutta vastaavan kehänopeuden. Rainan W siirto uudelle akselille voidaan nyt suorittaa aiemmin esitettyyn tapaan ja uusi rulla-akseli laskea kannatinkiskoille aikaisemman tilalle.

20

Edellä käsitelty rullaussylinterin rakenne ja toiminta on sinänsä tunnettu ja tämä selostus on tarkoituksena olla helpottamassa keksinnön ja sen taustan ymmärtämistä. Korostettakoon, että esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa hyvinkin erilaisissa rullaimissa, joiden rakenne ja toiminta olennaisesti poikkeaa edellä kuvion 1 yhteydessä 25 esitetystä. Seuraavassa selostetaan tarkemmin itse keksinnön eräs rakenne- ja toiminta-esimerkki.

Kuvioissa 2, 3 ja 4 on esitetty eräitä edullisia rakenne-esimerkkejä keksinnön mukaisesta rullaussylinteristä 10. Rullaussylinteri 10 on imusylinteri, jossa on rei’ityksellä 21 30 varustettu vaippa 20. Rullausimusylinterin 10 vaippa 20 on sopivalla tavalla kiinnitetty päätykappaleisiin 22a ja 22b. Rullausimusylinterin 10 toisessa päässä on sen käyttöak- 7 98506 seli 18, joka on kiinnitetty päätykappaleeseen 22a pyörimättömästi. Mainitun käyttö-akselin 18 puoleisesta päästä on rullausimusylinteri 10 laakeroitu koneen runkorakenteisiin laakerilla 19a. Rullausimusylinterin 10 vastakkaisen pään päätykappaleeseen 22b on muodostettu keskeisesti läpimenevä reikä 25 ja mainittuun päätykappaleeseen 22b 5 on liitetty alipaineliitäntä 26, jonka laippaan 27 imupumppuun johtava putki (ei esitetty) on kiinnitetty. Alipaineliitännän 26 puoleisesta päästään on rullausimusylinteri 10 laakeroitu koneen runkoon laakerilla 19b. Kuten aikaisemmasta selostuksesta on jo käynyt ilmi, on keksinnön mukainen rullausimusylinteri 10 rakenteeltaan hyvin yksinkertainen siten, että se käsittää pelkästään rei’ityksellä 21 varustetun vaipan 20 sekä 10 päätykappaleet 22a ja 22b siten konstruoituna kuin edellä on selostettu. Rullausimusylinteri 10 on näin ollen täysin ontto, eikä sylinterin sisällä tarvita edes mitään sisäakselia tai vastaavaa. Toisin kuin edellä viitatussa FI-patentissa 74 446 ei rullausimusylinterin 10 sisällä ole myöskään mitään imulaatikkorakenteita tai muita sen edellyttämiä ratkaisuja, joten sylinteri 10 on rakenteeltaan tätä viitattua julkaisua 15 olennaisesti yksinkertaisempi. Kuten edellä on jo myöskin selitetty, on sylinteri 10 varustettu alipaineliitännällä 26, joka on yhdistetty imupumppuun (ei esitetty). Keksinnön mukaisella järjestelyllä estetään paperirainan W ja rullaussylinterin 10 ulkovaipan välinen luisto aiheuttamalla rullaussylinterin 10 sisätilaan alipaine, imemällä ilmaa vaipan sisältä alipaineliitännän 26 kautta. Vaipan 20 rei’ityksessä 21 muodostuu tällöin 20 painehäviö, jolloin rullainsylinterin sisään syntyy tyhjö. Paperiradan kohdalla ilman virtaus rei’istä on pienempi ja painehäviö pienempi, jolloin tällä kohdalla imuvaikutus kohdistuu paperirataan.

Kuviossa 4 on esitetty osaleikkaus rullausimusylinterin 10 vaipan 20 edullisesta toteutta-25 mismuodosta. Edellisessä selostuksessa on todettu pelkästään, että vaippa 20 on kauttaaltaan varustettu läpimenevällä rei’ityksellä 21. Kuvion 4 suoritusmuodossa on vaipan 20 pintaan muodostettu vaipan 20 kehän ympäri kulkevat urat 24 ja mainitut vaipan 20 läpi menevät reiät 21 on kuvion 4 suoritusmuodossa muodostettu urien 24 pohjalle. Tällä ratkaisulla saadaan muodostettava alipaine paremmin leviämään vaipalle 30 20.

8 98506

Edellä on keksintöä selitetty esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin suoritusesimerkkeihin viittaamalla. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu koskemaan pelkästään kuvioissa esitettyjä esimerkkejä, vaan keksinnön eri suoritusmuodot voivat vaihdella oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

5

Claims (2)

9 98506

1. Paperirainan pope-rullain tai vastaava, johon kuuluu päädyt (22a,22b) ja mainittuihin päätyihin kiinnitetyn, rei’ityksella (21) varustetun vaipan (20) käsittävä rullaussylinteri 5 (10), jolloin vaippa (20) ja päädyt (22a,22b) sulkevat sisäänsä tyhjän sisätilan, johon kytketyn alipaineen avulla on jäljestetty muodostumaan vaipan (20) rei’itykseen (21) alipaine vaipan (20) ja paperirainan (W) välisen luiston estämiseksi ja joka rullaussylinteri (10) on molempien päätyjensä (22a,22b) yhteydessä laakeroitu laakereilla (19a, 19b) rullaimen runkorakenteisiin ja jossa rullaimessa on ensiöhaarukat (14,15,16), joilla tyhjä 10 rullausakseli (1Γ) tuodaan rullaussylinterin (10) yhteyteen, sopivimmin sen yläpuolelle ja johon rullaimeen kuuluu toisiohaarukat (13) tai vastaavat, joiden yhteyteen edellä mainittu rullausakseli (1Γ) ja sille rullaussylinterin (10) yhteydessä jo kasvanut rulla on jäljestetty siirrettäväksi rullauksen alkuvaiheiden jälkeen ja joiden toisiohaarukoiden (13) yhteydessä rullaus on suurelta osalta jäljestetty suoritettavaksi ja joilta toisiohaaru-15 koilta (13) rulla (R) on sovitettu poistettavaksi sen valmistuttua, tunnettu siitä, että rullaussylinterin (10) vaipan (20) pintaan on muodostettu urat (24) ja että mainittu vaipan (20) läpi menevä rei’itys (21) on muodostettu näiden urien (24) pohjaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rullain, tunnettu siitä, että mainitut urat (24) 20 on jäljestetty kulkemaan vaipan (20) kehän ympäri. 98506 10