FI98554C - Menetelmä taipumasäädettävän telan kuormituksen säädössä ja taipumasäädettävä tela - Google Patents

Description

98554

Menetelmä taipumasäädettävän telan kuormituksen säädössä ja taipumasäädettävä tela Förfarande vid regiering av belastningen av en böjningsreglerbar vals och böjningsreglerbart vals 5

Keksinnön kohteena on menetelmä taipumasäädettävän telan kuormituksen säädössä, joka tela käsittää stationäärisen telan akselin, jonka ympärille on jäljestetty pyörivästi telavaippa ja jolla telalla muodostetaan nippi vastatelan kanssa, jolloin telavaipan 10 taipumaa ja/tai nipin viivakuormaa säädetään telan akseliin tuetuilla ja telavaipan sisäpintaan nippitason suunnassa vaikuttavilla kuormituselementeillä ja vastavyöhykkeel-lä.

Keksinnön kohteena on myös taipumasäädettävä tela, joka on tarkoitettu muodosta-15 maan nipin vastatelan kanssa ja joka taipumasäädettävä tela käsittää stationäärisen telan akselin, jonka ympärille on jäljestetty pyörivästi telavaippa, jonka telavaipan ja telan akselin väliin on sovitettu telavaipan sisäpintaan vaikuttavat ja telan akseliin tuetut kuormituselementit ja vastavyöhykkeet.

20 Ennestään tunnetaan useita erilaisia paperikoneen tai paperin jälkikäsittelylaitteiden taipumasäädettäviä teloja, joista käytetään erilaisia nimityksiä, kuten profiloitava tela, taipumakompensoitu tela, vyöhykesäädettävä tela ja vastaavat. Nämä telat käsittävät yleensä massiivisen tai putkimaisen, stationäärisen tela-akselin ja sen ympärille pyörivästi jäljestetyn telavaipan. Mainitun akselin ja vaipan väliin on sovitettu vaipan 25 sisäpintaan vaikuttavat liukukenkäjäijestelyt ja/tai painefluidin kammio siten, että vaipan aksiaalista profiilia nipin kohdalla voidaan oikaista tai säätää halutuksi.

Vyöhykesäädettävää telaa (esim. hydraulisilla kuormituselementeillä varustettua telaa) käytettäessä pienillä viivapaineilla tulee joissakin tapauksissa ongelmaksi se, että 30 jossakin vyöhykkeessä tulisi päästä negatiiviseen paineeseen. Tämä on yleensä ratkaistu käyttämällä västavyöhyke-elementtejä, jotka vaikuttavat vastakkaiseen suuntaan varsinaisiin kuormituselementteihin nähden. Yhdessä rivissä käytettäviin 2 98554 vastavyöhyke-elementteihin liittyy kuitenkin se ongelma, että niistä aiheutuu jännityksiä telavaippaan, erityisesti nippiin, jossa myös vaikuttaa nipin ja kuormituselementtien aiheuttama jännityshuippu, joka yhdessä edellisen kanssa saattaa nousta niin suureksi, että se rajoittaa säätökykyä. Näin sijoitetut vastakengät vievät myös tilaa niin, että 5 taipumasäädettävä tela tiettyyn kohteeseen voidaan joutua valitsemaan kokoluokkaa suuremmaksi.

Tekniikan tason osalta voidaan viitata FI-patenttihakemukseen 875213, jossa on esitetty tela, jonka viivapainetta voidaan hallita. Tässä tunnetussa järjestelyssä pyörivän 10 ontelotelan ja kiinteän tela-akselin välinen alue on tiivistetty akselin suunnassa ja se on täynnä painenestettä. Tässä tunnetussa telassa on laite, jonka avulla voidaan johtaa halutunpaineista painenestettä ainakin yhteen rajoitettuun välitilan osaan, ja renkaan-muotoiset tela-akselin välitilaan laitetut ontelotelan sisäpintaa vasten olevat tiivistyseli-met, jotka jakavat telan välitilaa vastapäätä alueisiin, joihin tela-akselissa olevat johdot 15 päättyvät, joihin on kytketty venttiilijäijestelmä, joiden avulla alueet, joille painimet voivat aiheuttaa ontelotilan sisäpintaa vasten joko suuremman tai pienemmän paineen kuin mitä välitilassa vallitsee, voidaan yhdistää alueeseen, jonka välitilassa vallitsee matalampi paine. Painimien alueiden ulkopuolelle jäävään välitilaan voidaan johtaa painenestettä. Tämä tunnettu ratkaisu vaatii varsin runsaasti tehoa varsinkin käytettäes-20 sä telaa erittäin suurilla paperikoneen tai päällystyslaitteen nopeuksilla, esim. nopeuksilla yli 1200 m/min.

Tekniikan tason osalta viitataan lisäksi suomalaiseen patenttiin nro 79 178, joka on hakijan aikaisempi FI-patentti ja koskee menetelmää taipumasäädettävän telan 25 lämpötilaprofiilin tasaamiseksi sekä menetelmän toteuttamiseen tarkoitettua telaa. Ko. patentin mukainen tela käsittää telan varsinaisten kuormituselementtien lisäksi telan tietyille alueille järjestetyt ja vastakkaiseen suuntaan vaikuttavat ns. vastavyöhyke-elementit, joita käytetään etenkin sellaisissa tapauksissa, joissa telanipissä tulee päästä erittäin pieneen viivapaineeseen. Koska vastavyöhyke-elementit ja niiden kohdalla olevat 30 varsinaiset kuormituselementit yhdessä aiheuttaisivat huomattavan lämpötilan nousun telan lämpötilaprofiilissa, on FI-patentin nro 79 178 mukaisessa telassa vastavyöhyke- 98554 3 elementit ja niiden kohdalla olevat varsinaiset kuormituselementit kytketty toisiinsa hydraulisesti tai mekaanisesti. Kytkentä on sellainen, että telavaipan sisäpintaa vasta-vyöhyke-elementeillä kuormitettaessa vedetään vastaavalla kohdalla olevat varsinaiset kuormituselementit kokonaan pois vaikuttamasta telavaipan sisäpintaan.

5

Tekniikan tason osalta viitataan myös WO-hakemusjulkaisuun 91/02173, jossa on esitetty tela, jossa telan reuna-alueille on jäljestetty lisälevityselementit, jotka toimivat kohtisuoraan nippitasoon nähden muovaten telavaippaa elliptisesti. Tällä järjestelyllä on pyritty nippitasossa toimivien hydraulisten kuormituselementtien voiman vähentämi-10 seen telan reuna-alueilla.

Tekniikan tason osalta voidaan viitata myös US-patenttijulkaisuun 4 821 384, jossa on esitetty edellä kuvatun tyyppinen telajäijestely, jossa telan reuna-alueille on järjestetty lisäkuormituselementit. Vastaavantyyppisiä telajäijestelyjä on esitetty myös FI-15 patenttihakemuksessa 925761 ja US-patenttijulkaisussa 4 852 229.

Tekniikan tason osalta viitataan myös US-patenttijulkaisuun 4 520 723, jossa esitetyssä ratkaisussa käytettävien vastakenkien tarkoitus on kumota poikittaisvoimien vaikutus ja pitää liikkuvavaippaisen telan vaippa nippitasossa, mikä eräissä muissa tekniikan 20 tasosta tunnetuissa ratkaisuissa on hoidettu päätyalueilla olevilla akselin ja vaipan välisillä ohjaimilla. Tässä tunnetussa ratkaisussa poikittaisvoima saadaan aikaan johtamalla kenkien kaksoismäntien eri puolille eri paine tai kaksirivisessä vastakenkä-ratkaisussa johtamalla vastakenkiin eri paineet. Rakenteellisesti paineet sylintereihin ovat erikseen säädettäviä. Tämä jäijestely on varsin monimutkainen, koska kuvatun 25 poikittaisvoiman tuottamiseksi riittäisivät vain telan reuna-alueille sijoitetut vastakenkä-elementit.

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on edellä kuvattujen ongelmien poistaminen ja sellaisen menetelmän ja telan aikaansaaminen, jolla saavutetaan telaan olennaisesti 30 aikaisempia ratkaisuja laajempi profiloitavan eli taipumasäädettävän telan säätöalue.

4 98554

Keksinnön tärkeänä päämääränä on lisätä taipumasäädettävän telan säätöaluetta alaspäin.

Keksinnön tärkeimpänä päämääränä on laajentaa säätöaluetta optimoimalla vasta-5 vyöhykkeiden sijaintia ja voimavaikutusten suuruutta jännnitystason minimoimiseksi ja vastavyöhykkeiden aiheuttamien muodonmuutosten minimoimiseksi nipissä.

Keksinnön päämääränä on myös minimoida vastavyöhyke-elementtien aiheuttamat ongelmat, erityisesti jännitykset ja telavaipan muodonmuutokset, etenkin nipissä, jossa 10 myös kuormituselementtien ja nipin aiheuttama jännityshuippu sijaitsee.

Lisäksi keksinnön päämääränä on eräissä sovelluksissa myös aikaansaada vasta-vyöhykkeillä nippiin halutun suuruinen esijännitys, jolloin kokonaisjännitykset voidaan minimoida.

15

Edellä esitettyjen ja myöhemmin esille tulevien päämäärien saavuttamiseksi on keksinnön mukaiselle menetelmälle pääasiallisesti tunnusomaista se, että telan telavaipan sisäpintaan vastavyöhykkeellä/vastavyöhykkeillä aikaansaadaan summavoima, joka vaikuttaa nippitasossa olennaisesti vastakkaiseen suuntaan kuin kuormituselementin 20 aikaansaama voima, ja että vastavyöhykkeen/vastavyöhykkeiden voimavaikutus telavaipan sisäpintaan kohdistetaan kehän suunnassa tarkasteltuna useampaan kuin yhteen kohtaan.

Keksinnön mukaiselle telalle puolestaan on pääasiallisesti tunnusomaista se, että telan 25 akseliin tuetut vastavyöhykkeet on muodostettu ainakin kahdesta rivistä vastavyöhyke-elementtejä tai vastakammiolla tai ainakin yhdellä vastavyöhyke-elementtirivillä ja vastakammiolla, joiden aiheuttama summavoima nippitasossa on olennaisesti vastakkaissuuntainen kuormituselementtirivin aikaansaamaan voimaan nähden.

30 Keksinnön mukaisessa järjestelyssä telan telavaipan sisäpintaan vaikutetaan yhtä vastakenkäriviä kehäsuunnassa olennaisesti laajemmalle alueelle ainakin kahteen telan j 98554 5 pituussuunnassa olevaan riviin asetetuilla vastavyöhyke-elementeillä tai ainakin yhdellä vastakammiolla tai ainakin yhdellä vastakammiolla ja yhdellä tai useammalla vasta-vyöhyke-elementillä. Vastavyöhykkeillä aikaansaadaan summavoima, joka vaikuttaa nippitasossa vastakkaiseen suuntaan kuin kuormituselementin aikaansaama voima.

5

Keksinnön mukaista jäijestelyä käytettäessä telavaippaan kohdistuva jännitystaso erityisesti nipissä pienenee ja vastavyöhykkeiden aiheuttamat muodonmuutokset nipissä minimoituvat.

10 Vastavyöhykkeiden aiheuttaman muodonmuutoksen minimointi nipissä puolestaan yksinkertaistaa telan vyöhykesäätöä, parantaa sen tarkkuutta ja mahdollistaa vasta-vyöhyke-elementtien harventamisen akselisuunnassa, jolloin saavutetaan yksinkertaisempi telarakenne.

15 Keksinnön mukaisella jäijestelyllä saavutetaan säätöalueen laajeneminen, etenkin alaspäin ainakin kahdessa rivissä olevia vastavyöhyke-elementtejä ja/tai ainakin yhtä vastakammiota hyväksikäyttäen. Erityisesti pienellä viivakuormalla profilointikykyä rajoittaa se, että kuormituselementeissä ei voida käyttää pieniä tai negatiivisia paineita. Tämä ongelma on keksinnössä ratkaistu vastavoimalla aikaansaatavalla kuormituspai-20 neen nollapisteen siirrolla. Tällöin erityisesti pienellä viivakuormalla saadaan aikaiseksi suuri profilointi.

Keksinnön mukaisesti voidaan käyttää joko sellaisia vastavyöhyke-elementtejä ja/tai vastakammiota, joissa on vakiokuorma tai joita voidaan riveinä tai erikseen säätää 25 kuitenkin siten, että niiden aiheuttama kokonaisvastavoima on olennaisesti nippitason suunnassa.

Keksinnön mukaisissa sovellusesimerkeissä vastavyöhyke-elementtien ja/tai vastakammi-on aiheuttamat muodonmuutokset ja jännitykset nipissä minimoidaan niiden sopivalla 30 sijoittelulla ja voimavaikutusten valinnalla.

98554 6

Keksinnön erään edullisen sovellusesimerkin mukaisesti sovitetaan vastavyöhykkeiden aiheuttamat jännitykset nipissä sellaiseksi, että vaipan kokonaisjännitykset minimoitu vat.

5 Keksinnön erään sovelluksen mukaisesti käytetään ainakin kahta riviä vastavyöhyke-elementtejä, joissa vastavyöhyke-elementit sijaitsevat telan pituussuunnassa kuormi-tuselementtien kohdalla, esimerkiksi joka toisen tai kolmannen kuormituselementin kohdalla tai halutulla tavalla sopivasti harvennettuna joko siten, että kussakin rivissä vastavyöhyke-elementit sijaitsevat toisiinsa nähden telan pituussuunnassa samalla 10 kohdalla tai ne vuorottelevat. Kussakin rivissä olevat vastavyöhyke-elementit sijaitsevat olennaisesti telan koko pituudella välimatkan päässä toisistaan. Vastavyöhyke voi myös ulottua olennaisesti yhtenäisenä vastavyöhyke-elementtinä telan koko pituudelle.

Vastavyöhyke-elementtirivien välinen kulma telan poikkileikkaussuunnassa valitaan 15 rivien lukumäärästä riippuen periaatteellisena pyrkimyksenä se, että vastavyöhyke-elementtirivit sijaitsevat siten, että niiden summavoima vaikuttaa nipistä poispäin. Vastavyöhyke-elementtien väliset kulmat ja keskinäiset voimien suuruudet valitaan siten, että saadaan optimoitua muodonmuutokset ja/tai jännitykset.

20 Keksinnön mukaisesti taipumasäädettävässä telassa profiilisäädön tehostaminen sekä nipissä vaikuttavien jännityksien ja/tai muodonmuutoksien minimointi on saatavissa aikaan myös käyttämällä sellaista telaa, jossa nippitasossa vaikuttava kokonaisvastavoi-ma saadaan aikaan käyttämällä yhtä tai useampaa vastakammiota. Tämä sovellusesimerkki soveltuu erityisesti käytettäessä pieniä paperikoneen nopeuksia, esim. alle 25 1200 m/min. Keksinnön piiriin kuuluvat myös sellaiset sovellukset, jossa vastavyöhyke- elementtejä ja vastakammio on sijoitettu samaan taipumasäädettävään telaan siten, että niiden aikaansaama kokonaisvastavoima on oleellisesti nippitason suunnassa. Eräs keksinnön mukainen sovellus muodostuu telasta, jossa vastavyöhyke on aikaansaatu vastakammion avulla ja yhtenäisiä vastavyöhyke-elementtejä käytetään kammion 30 reunoissa aksiaalisuuntaisina tiivisteinä.

98554 7

Keksinnön mukaisesti vastavyöhyke-elementit ja/tai -kammiot ovat edullisesti nipin suhteen sijainniltaan ja voimavaikutuksiltaan olennaisesti symmetrisiä.

Yhteenvedonomaisesti voidaan todeta, että keksinnön mukaisesti taipumasäädettävän 5 telan vastavyöhyke voidaan saada aikaiseksi joko vastavyöhyke-elementtiä hyväksikäyttäen tai käyttäen vastakammiota, joka on reunatiivisteiden rajaama sekä aksiaali- että päätytiivisteillä. Vastavyöhyke-elementit voivat olla yhtenäisiä vastakenkiä, joka on yhtenäinen kenkä ja käsittää sitä kuormittavan rakenteen. Vastavyöhyke-elementti voidaan myös muodostaa vastakenkärivistä, joka muodostuu yksittäisistä rivissä 10 olevista vastakengistä, jotka ovat välimatkan päässä toisistaan. Keksinnön mukaisesti vastavyöhykkeelle ominainen piirre on se, että vastavyöhykkeen voimavaikutus vaipan sisäpintaan kohdistuu kehän suunnassa katsottuna useampaan kuin yhteen kohtaan, olennaisesti laajemmalle alueelle kuin tekniikan tasosta tunnetussa jäijestelyssä, jossa käytetään vain yhtä vastavyöhyke-elementtiä ja vastavyöhykkeiden summavoima 15 nippitasossa on vastakkainen kuormituselementin aikaansaamaan voimaan nähden. Keksinnön erään sovelluksen mukaisesti käytetään ainakin kahta vastavyöhyke-elementtiä, jotka ovat joko yhtenäisiä tai vastakenkärivejä, tai ainakin yhtä vastakammiota ja ainakin yhtä vastavyöhyke-elementtiä, joka on joko yhtenäinen vastavyöhyke-elementti tai vastakenkärivi tai ainakin yhtä vastakammiota yksinään. Keksinnön 20 mukainen vastavyöhyke jakautuu aksiaalisesti olennaisesti koko telan pituudelle ja käytettäessä vastakenkäriviä, voidaan vastakenkiä sijoittaa joko samalla jaolle kuin kuormituskenkiä tai harvennetulle jaolle joko kuormituskenkiin nähden tasa- tai vuorojakoon tai kuormituskenkien väliin tai eri jaolla tai satunnaisella jaolla. Keksinnön mukaisesti vastavyöhykkeessä voivat kaikki vastavyöhykkeen elementtien aikaansaamat 25 voimat olla vakioita tai säädetään elementtien kautta kammioiden voimatasoa ja voimien keskinäistä suuruutta summavoiman pysyessä nippitasossa. Erään sovellusesimerkin mukaisesti säädetään vastakenkärivien yksittäisiä kenkiä tai kenkäryh-miä erikseen. Eräinä keksinnön edullisina sovellusesimerkkeinä voidaan mainita esimerkki, jossa käytetään kahta vastavyöhyke-elementtiä, joiden välinen kulma on 30 olennaisesti suurempi kuin Oja olennaisesti pienempi kuin 180°, edullisesti 50-140°. Erittäin edullisina tapauksina voidaan mainita kulmanarvot 92,6° tai 101,2°, jolloin 8 98554 kehämuodonmuutos ja vastaavasti kehämomentti ovat olennaisesti 0. Edullinen kulman arvo on myös 120°, jolloin telavaipan kokonaisjännitykset minimoituvat. Käytettäessä kolmea vastavyöhyke-elementtiä, keskimmäinen vastavyöhyke-elementti sijoitetaan nipin vastapuolelle ja äärimmäisten vastakenkien välinen kulma on olennaisesti 5 suurempi kuin 0 ja olennaisesti pienempi kuin 360°, edullisesti 180° ja äärimmäisten ja keskimmäisen elementtirivien aikaansaamien voimien suhde on 0,1-1,2, jolloin kehämuodonmuutos ja kehämomentti ovat käytännössä molemmat samanaikaisesti olennaisesti nollia, jos em. voimien suhde on 0,437 - 0,438. Käytettäessä yhtä vastakammiota on sen laajuus edullisesti 80-300° ja kulmanarvoilla 180° saavutetaan 10 tilanne, jossa kehämuodonmuutos on nolla ja kulmanarvolla 193,6° kehämomentti on nolla. Eräs edullinen sovellusesimerkki on myös sellainen, jossa on vastakammio, jota rajoittaa ja tiivistää kaksi yhtenäistä vastakenkää.

Seuraavassa selostuksessa yksinkertaisuuden vuoksi on kuormituselementistä käytetty 15 nimitystä kuormituskenkä, vastavyöhyke-elementistä nimitystä vastakenkä.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin oheisen piirustuksen kuvioihin viitaten, joissa 20 kuvioissa A - B on esitetty kaavallisesti tekniikan tasosta tunnettu taipumasäädettävä tela, kuviossa 1 on esitetty kaavallisesti keksinnön sovellusesimerkki, jossa käytetään kahta vastakenkäriviä, 25 kuvioissa 2A - 2B on esitetty taipumasäädettävässä telassa vaikuttavia voimia käytettäessä kahta vastakenkäriviä, rivien välisen kulman eri arvoilla, kuviossa 3 on esitetty kaaviollisesti taipumasäädettävän telan pituussuuntaisesta 30 leikkauksesta käytettäessä kahta vastakenkäriviä, 98554 9 kuviossa 4A on esitetty kaaviollisesti keksinnön sovellusesimerkki, jossa on kolme vastakenkäriviä, kuviossa 4B on esitetty kaaviollisesti keksinnön sovellusesimerkki, jossa käytetään 5 neljää vastakenkäriviä, kuviossa 5 on esitetty kaaviollisesti taipumasäädettävässä telassa vaikuttavat voimat käytettäessä kolmea vastakenkäriviä, 10 kuviossa 6A on esitetty kaaviollisesti keksinnön sovellusesimerkki, jossa käytetään yhtä vastakammiota, kuviossa 6B on esitetty kaaviollisesti keksinnön sovellusesimerkki, jossa käytetään yhtä vastakammiota sekä yhtä vastakenkäriviä, 15 kuviossa 6C on esitetty kaaviollisesti keksinnön sovellusesimerkki, jossa käytetään yhtä vastakammiota ja kahta vastakenkäriviä, kuviossa 6D on esitetty kaaviollisesti keksinnön sovellusesimerkki, jossa käytetään yhtä 20 vastakammiota ja kahta yhtenäistä vastakenkää kammion tiivisteinä, kuviossa 7 on esitetty kehämuodonmuutoskerroin käytettäessä kahta vastakenkäriviä, joiden välinen kulma on 92,6°, 25 kuviossa 8 on esitetty kuviossa 7 esitetty käyrä polaarikoordinaatistossa, kuviossa 9 on esitetty vaipan kehämomenttikerroin käytettäessä kahta vastakenkäriviä, joiden välinen kulma on 92,6°, tilanteessa, jossa kehämuodonmuotos nipissä on 0, 30 kuviossa 10 on esitetty kehämomenttikerroin käytettäessä kahta vastakenkäriviä vastakenkien välisen kulman ollessa 101,2°, 10 98554 kuviossa 11 on esitetty kuviossa 10 esitetty käyrä polaarikoordinaatistossa, kuviossa 12 on esitetty kehämuodonmuutoskerroin käytettäessä kolmea vastakenkä-riviä, jossa Wj = 1, W2 = 0,437, ja jossa äärimmäisten kenkärivien välinen kulma 5 on 180°.

kuviossa 13 on esitetty kehämuodonmuutoskerroin käytettäessä yhtä vastakenkäriviä (tekniikan taso), 10 kuviossa 14 on esitetty kuviossa 13 esitetty käyrä polaarikoordinaatistossa (tekniikan taso), kuviossa 15 on esitetty kehämomenttikerroin käytettäessä yhtä vastakenkäriviä (tekniikan taso), 15 kuviossa 16 on esitetty kuviossa 15 esitetty käyrä polaarikoordinaatistossa (tekniikan taso), kuviossa 17 on esitetty kehämomentti- ja kehämuodonmuutoskerroin nipin kohdalla 20 käytettäessä kahta vastakenkäriviä, niiden välisen kulman muuttuessa, kuviossa 18 kehämuodonmuutos- ja kehämomenttikerroin nipin kohdalla käytettäessä kolmea vastakenkäriviä äärimmäisten vastakenkärivien välisen kulman ollessa 180° ja 25 kuviossa 19 on esitetty kehämomenttikerroin ja kehämuodonmuutoskerroin nipin kohdalla käytettäessä yhtä vastakammiota.

Kuvion A mukaisesti taipumasäädetty tela 10’ käsittää massiivisen keskiakselin 1Γ ja 30 sen päälle pyöriväksi jäljestetyn telavaipan 12’. Keskiakselin 11’ ja telavaipan 12’ väliin on sovitettu vaipan 12’ sisäpintaan vaikuttavat kuormituselementit 13’ ja nippi- 98554 11 tasossa 16 vastakkaiseen suuntaan vaikuttavat vastavyöhyke-elementit 14’. Vastakenkäri-vin 14’ ja kuormituskenkärivin 13’ välinen kulma on siis 180°. Telan päätylaakerit ja muut lisälaitteet sekä telan yksityiskohtaisemmat rakenneyksityiskohdat on kuvioista jätetty selvyyden vuoksi pois. Pituussuunnassa tela 10’ käsittää yhden rivin kuormi-5 tuselementtejä 13’ ja yhden rivin vastakenkiä 14’, jotka on sijoitettu välimatkan päähän toisistaan.

Kuviossa B on esitetty kuvion A mukaisessa ratkaisussa vaikuttavat taipumasäädettävän telan sisäiset voimat. Kuormituselementti eli kuormituskenkä 13’ aiheuttaa voiman N’ 10 taipumasäädettävän telan 10’ ja vastatelan 15’ nippitasossa 16 kohti vastatelaa 15’ ja vastavyöhyke-elementti eli vastakenkä 14’ aiheuttaa voiman Wj’ vastakkaiseen suuntaan. (Vaipan omasta painosta aiheutuvat kehämuodonmuutokset ja -momentit voidaan voimien N’ ja W’ rinnalla jättää huomiotta.) Tässä tapauksessa kehämuodonmuutos on suuri. Tämä käy ilmi oheisista kuvioista 13 ja 14. Kuten käy ilmi kuvioista 16 ja 15 17, ovat kehämomentit suuria, momenttikerroin nipissä 0,08 ja maksimi on voiman Wt kohdalla 0,24. Mainitut momenttikertoimet ovat verrannolliset telavaipan kehäjännityk-siin.

Seuraavassa selostuksessa ei ole yksityiskohtaisesti puututtu vastakenkien eikä vastakam-20 mion rakenteellisiin yksityiskohtiin, koska ne ovat tekniikan tasosta alan ammattimiehelle selviä.

Kuvion 1 mukaisesti taipumasäädetty tela 10 käsittää pyörivän vaipan 12 ja massiivisen, staattisen keskiakselin 20 väliin sovitetut kuormituselementit 11 sekä vastavyöhyke-25 elementit 20,21. Vastavyöhyke-elementtejä eli vastakenkiä 20 on telan 10 pituussuunnassa useita rivissä peräkkäin välimatkan päässä toisistaan. Vastavyöhyke-elementti voi olla myös yhtenäinen. Vastakenkärivien tai yhtenäisten vastakenkien 20,21 välinen kulma a on 0 < a < 180° ja vastakenkien 20,21 välinen kulma valitaan siten, että saadaan optimoitua muodonmuutokset/jännitykset. Kulman a valinnassa otetaan 30 huomioon myös se, että vastakenkien 20,21 voimien W2 (kuviot 2A - 2B) summavoima nippitasossa 16 vaikuttaa nipistä poispäin.

12 98554

Kuviossa 2A - 2B on esitetty telassa 10 vaikuttavia sisäisiä voimia, käytettäessä kuvion 1 mukaista sovellusesimerkkiä, eli kahta vastakenkäriviä 20,21 eri kulman a arvoilla.

Kuviossa 2A vastakenkärivien 20,21 välinen kulma a on 92,6°, jolloin kehämuodon-5 muutos nipissä on 0, kuten käy ilmi oheisista kuvioista 7 ja 8 ja kehämomenttikerroin nipissä on alle +0,02, ja maksimi W2:n kohdalla on +0,10, mikä käy ilmi kuviosta 9. Tämä on erittäin edullinen keksinnön sovellusesimerkki.

Kuviossa 2B on vastakenkärivien 20,21 välinen kulma aj = 101,2°, jolloin kehämo-10 mentti nipissä on 0 ja maksimikerroin W2:n kohdalla on 0,13. Tätä sovellusesimerkkiä kuvaavat kuviot 10 ja 11.

Kun halutaan minimoida telavaipan kokonaisjännitykset, valitaan vastakenkärivien 20,21 väliseksi kulmaksi edullisesti a = 120°.

15

Kuviossa 3 on esitetty kuvion 1 mukainen taipumasäädettävä tela 10 pituussuuntaisena poikkileikkauksena, josta käyvät ilmi vastakenkärivit 20,21, jotka pituussuunnassa voivat olla samalla jaolla (osuus A) tai harvennettu (osuus B, osuus C, osuus D) joko vuorotellen kummastakin rivistä (osuus B) tai harvennettu siten, että poistetaan joka 20 toinen kenkä kummastakin rivistä 20,21 (osuus C) tai joka kolmas (osuus D). Kuormi-tuskenkärivi 13 on merkitty katkoviivoin. Yhdessä telassa 10 voidaan käyttää pituussuunnassa joko yhden osuuden A, B, C, D tyyppistä vastakenkien 20,21 sijoittelua tai sopivasti tarpeen mukaan valittuna eri osuuksien A, B, C ja D yhdistelmiä. Vastakengät 20,21 voidaan pituussuunnassa sijoittaa myös kuormituskenkien 13 välille tai kuormitus-25 kenkiin 13 nähden mielivaltaiselle jaolle.

Kuviossa 4A on esitetty keksinnön sovellusesimerkki, joka muilta osiltaan vastaa kuviossa 1 esitettyä sovellusesimerkkiä, mutta taipumasäädettävässä telassa 10 on kolme vastakenkäriviä 30,31,32. Tällöin äärimmäisten vastakenkien 30,32 välinen 30 kulma a on olennaisesti suurempi kuin 0° ja pienempi kuin 360° ja keskimmäinen kenkä 31 on vastakkainen kuormituskenkään 13 nähden eli kuormituskengän 13 ja 98554 13 keskimmäisen vastakengän 31 välinen kulma on 180°. Tämän sovellusesimerkin kuormitus- ja vastakenkien 30,31,32 aiheuttamien voimien vaikutukset käyvät ilmi kuviosta 5 ja kuviosta 12. Kuvion 12 mukaisessa laskemassa kulma a = 180° ja W2 = 0,437 x Wlf kehämuodonmuutos nipissä on 0. Tällöin myös kehämomentti nipissä on 5 0, mikä käy ilmi kuviosta 18.

Kuvion 4B mukaisessa keksinnön sovellusesimerkissä, joka muilta osiltaan vastaa kuvioissa 1 ja 4A esitettyjä keksinnön sovellusesimerkkejä, mutta taipumasäädettäväs-sä telassa on neljä vastakenkäriviä 40,41,42,43, jossa kulma määräytyy siten, että 10 kulma a on olennaisesti suurempi kuin Oja a + 2/3 on olennaisesti pienempi kuin 360°.

Kuviossa 6A on esitetty taipumasäädettävä tela 10, jossa vastavyöhyke on aikaansaatu vastavoimakammion 50 avulla. Kuviossa 6B on esitetty taipumasäädettävä tela 10, jossa vastavyöhyke on aikaansaatu vastavoimakammion 50 sekä yhden vastakenkärivin 15 51 välityksellä. Kuviossa 6C on esitetty taipumasäädettävä tela 10, jossa vastavyöhyke on muodostettu vastavoimakammion 50 ja kahden vastakenkärivin 52,53 välityksellä. Kuviossa 6D on esitetty sovellusesimerkki taipumasäädettäväksi telaksi 10, jossa vastavoimakammion 50 reunatiivisteinä aksiaalisuunnassa käytetään yhtenäisiä vastakenkäelementtejä 54,55. Kuvioissa 6A - 6D kulma a eli vastakenkärivien vasta-20 kenkäelementtien 20,21 välinen kulma a on olennaisesti suurempi kuin 0° ja olennaisesti pienempi kuin 360° ja vastakammion laajuus γ on myöskin olennaisesti suurempi kuin 0° ja olennaisesti pienempi kuin 360°. Muilta osiltaan kuvioissa 6A-6D esitetyt vastaavat kuvioiden 1 ja 4A-4B mukaisia sovellusesimerkkejä ja vastaavia osia on merkitty samoilla viitenumeroilla.

25

Seuraavissa kuvioissa 7-19 on vastavyöhykkeiden aiheuttama summavoima asetettu samaksi vertailukelpoisuuden saavuttamiseksi.

Kuvioissa 7-19 on esitetty erilaisia käyriä liittyen keksinnön eri sovellusesimerkkeihin 30 ja tekniikan tasosta tunnettuun ratkaisuun. Kuviossa 7 on esitetty kehämuodonmuutos-kerroin, kun taipumasäädettävässä telassa 10 on kaksi vastakenkäriviä 21,22 ja 14 98554 vastakenkärivien välinen kulma on 92,6°. Pystyakselilta käy ilmi kehämuodonmuutos-kerroin ja vaaka-akselilla on esitetty kulma β (katso kuvioon merkitty kaaviollinen esitys). Kehämuodonmuutoskerroin on nipissä 0, kun a = 92,6°. Kuviossa 8 on esitetty kuvion 7 mukainen käyrä polaarikoordinaatistossa. Kuviossa 9 on esitetty kehämoment-5 tikerroin edellä kuvatuissa kuvioissa 7 ja 8 kuvatussa tilanteessa käytettäessä kahta vastakenkäriviä 20,21 kulman a ollessa 92,6°, kehämuodonmuutoksen nipissä ollessa nolla. Pystyakselina on kehämomenttikerroin ja vaaka-akselina kulma β (kts. lisäesitys kuvion vieressä). Kuviossa 10 on esitetty kehämomenttikerroin kahden vastakenkärivin 20,21 välisen kulman ollessa 101,2°. Pystyakselina on kehämomenttikerroin ja vaaka-10 akselina kulma β (kts. lisäesitys kuvion vieressä). Kuvion 12 mukainen käyrä liittyy sovellusesimerkkiin, jossa on kolme vastakenkäriviä 30,31,32 ja kuviossa on esitetty kehämuodonmuutoskerroin, kun W2 = 0,437 Wj. Kuvion 13 mukainen käyrä esittää kehämuodonmuutoskertoimen tekniikan tason mukaisessa järjestelyssä, jossa on yksi vastakenkärivi. Pystyakselina kehämuodonmuutoskerroin vaaka-akselina kulma β (kts.

15 käyrän vieressä oleva kuvio). Kuviossa 14 on esitetty kuvion 13 mukainen kehämuodonmuutoskerroin polaarikoordinaatistossa. Kuviossa 15 on edelleen esitetty tekniikan tasosta tunnetulle ratkaisulle, jossa on yksi vastakenkärivi, kehämomenttikerroin. Pystyakselina on kehämomenttikerroin ja vaaka-akselina kulma β (kts. lisäesitys kuvion vieressä) ja kuviossa 16 kuvion 15 mukainen käyrä polaarikoordinaatistossa. Kuviossa 20 17 esitetty kehämomenttikerroin M ja kehämuodonmuutoskerroin AR nipin kohdalla vastakenkärivien välisen kulman a eri arvoilla käytettäessä kahta vastakenkäriviä, pystyakselina kerroin, vaaka-akselina kulma a (kts. kuviossa oleva lisäkuvio). Kehämuodonmuutoskerroin AR saa arvon 0 kun kulma a on 92,6°. Kehämomenttikerroin M saa arvon 0 kulman a ollessa 101,2°. Kuviossa 18 on esitetty kehämomentti- ja kehä-25 muodonmuutoskertoimet M, AR nipin kohdalla liittyen kolmen vastakenkärivin 30,31,32 mukaiseen sovellusesimerkkiin, jossa kulma a on 180° ja suhde W2/W, (vaaka-akseli) vaihtelee välillä 0-1. Kuviosta nähdään, että suhteen arvoilla 0,437-0,438 molemmat kertoimet ovat olennaisesti nolla. Kuvion 19 mukainen käyrä esittää kehämomenttiker-rointa M ja kehämuodonmuutoskerrointa AR vastakammion leveyden γ/2 (vaaka-akseli) 30 eri arvoilla vastavoiman ollessa vakio. Kuviosta nähdään, että kehämomenttikerroin on 0 kun γ on 193,6° ja kehämuodonmuutoskerroin on 0 kun γ on 180°.

98554 15

Keksintöä on edellä selostettu vain eräisiin sen edullisiin sovellusesimerkkeihin viitaten, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitus mitenkään ahtaasti rajoittaa. Monet muunnokset ja muunnelmat ovat mahdolliset seuraavien patenttivaatimuksien määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

5

Claims (27)

1. Menetelmä taipumasäädettävän telan kuormituksen säädössä, joka tela (10) käsittää stationäärisen telan akselin (11), jonka ympärille on jäljestetty pyörivästi 5 telavaippa (12) ja jolla telalla (10) muodostetaan nippi vastatelan (15) kanssa, jolloin telavaipan (12) taipumaa ja/tai nipin viivakuormaa säädetään telan (10) akseliin (11) tuetuilla ja telavaipan (12) sisäpintaan nippi tason suunnassa vaikuttavilla kuormitusele-menteillä (13) ja vastavyöhykkeellä, tunnettu siitä, että telan (10) telavaipan (12) sisäpintaan vastavyöhykkeellä/vastavyöhykkeillä aikaansaadaan summavoima, joka 10 vaikuttaa nippitasossa (16) olennaisesti vastakkaiseen suuntaan kuin kuormituselementin (13) aikaansaama voima, ja että vastavyöhykkeen/vastavyöhykkeiden voimavaikutus telavaipan (12) sisäpintaan kohdistetaan kehän suunnassa tarkasteltuna useampaan kuin yhteen kohtaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmäs sä vastavyöhyke aikaansaadaan ainakin kahteen riviin asetetuilla vastavyöhyke-elemen-teillä (20,21 ;30,31,32;40,41,42,43).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmäs-20 sä vastavyöhyke aikaansaadaan vastakammiolla (50).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä vastavyöhyke aikaansaadaan vastakammiolla (50) ja ainakin yhdellä vasta-vyöhyke-elementtirivillä (51 ;52,53;54,55). 25

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä vastavyöhyke-elementtejä (20,21;30,31,32;40,41,42,43) ja/tai vastakam-miota (50) kuormitetaan vakiokuormalla. 98554 17

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä vastavyöhyke-elementtien (20,21;30,31,32;40,41,42,43) ja/tai vastakam-mion (50) kuormitusvoimaa säädetään.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kunkin vastavyöhyke-elementin (20,21;30,31,32;40,41,42,43) kuormitusvoima säädetään erikseen.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 10 menetelmässä minimoidaan vastavyöhyke-elementtien (20,21;30,31,32;40,41,42,43) ja/tai vastakammion (50) aiheuttama telavaipan (12) kehämuodon muutos nipissä.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä minimoidaan vastavyöhyke-elementtien ja/tai vastakammion aiheuttamat 15 telavaipan (12) kehäjännitykset nipissä.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä minimoidaan telavaipan (12) kokonaisjännitykset.

11. Taipumasäädettävä tela, joka on tarkoitettu muodostamaan nipin vastatelan (15) kanssa ja joka taipumasäädettävä tela (10) käsittää stationäärisen telan akselin (11), jonka ympärille on jäljestetty pyörivästi telavaippa (12), jonka telavaipan (12) ja telan akselin (11) väliin on sovitettu telavaipan (12) sisäpintaan vaikuttavat ja telan (10) akseliin (11) tuetut kuormituselementit (13) ja vastavyöhykkeet, tunnettu siitä, 25 että telan (10) akseliin tuetut vastavyöhykkeet on muodostettu ainakin kahdesta rivistä vastavyöhyke-elementtejä (20,21;30,31,32;40,41,42,43) tai vastakammiolla (50) tai - . ainakin yhdellä vastavyöhyke-elementtirivillä (51 ;52,53;54,55) ja vastakammiolla (50), joiden aiheuttama summavoima nippitasossa on olennaisesti vastakkaissuuntainen kuormituselementtirivin (13) aikaansaamaan voimaan nähden. 30 18 98554

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tela, tunnettu siitä, että vastavyöhyke-elementtirivissä (20,21;30,31,32;40,41,42,43) on useita telan (10) pituussuunnassa olevia vastavyöhyke-elementtejä (20,21;30,31,32;40,41,42,43), jotka on sijoitettu olennaisesti telan (10) koko pituudelle välimatkan päähän toisistaan. 5

13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tela, tunnettu siitä, että vastavyöhyke-elementti on yhtenäinen vastakenkä, joka ulottuu olennaisesti koko telan (10) pituudelle.

14. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tela, tunnettu siitä, että telaan muodostettu 10 vastakammio (50) on sijoitettu olennaisesti koko telan (10) pituudelle.

15. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tela, tunnettu siitä, että vastavyöhyke-elementit on jäljestetty pituussuunnassa eri jaolle kuin kuormituselementit.

16. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tela, tunnettu siitä, että vastavyöhyke- elementit on järjestetty pituussuunnassa samalle jaolle (kuvio 3; osuus A) kuin kuormituselementit joko niiden kohdalle tai niiden väliin.

16 98554 Patentti vaati mukset

17. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tela, tunnettu siitä, että kuormituselement-20 tiriviin nähden vastavyöhyke-elementtirivit on vuorottain harvennettu (kuvio 3; osuus B, osuus C, osuus D), joko vuorotellen kustakin rivistä (osuus B) tai siten, että joka toinen vastavyöhyke-elementti on poistettu (osuus C) tai joka kolmas vastavyöhyke-elementti on poistettu (osuus D).

18. Jonkin patenttivaatimuksen 11-17 mukainen tela, tunnettu siitä, että kahden vastavyöhyke-elementtirivin tapauksessa, niiden välinen kulma (a) on 0-180°, olennaisesti suurempi kuin 0° ja olennaisesti pienempi kuin 180°.

19. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tela, tunnettu siitä, että vastavyöhyke-30 elementtirivit on sijoitettu olennaisesti symmetrisesti nippitasoon nähden ja että niiden välinen kulma (a) on 50-140°, edullisesti 92,6° tai 101,2° tai 120°. 98554 19

20. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tela, tunnettu siitä, että kolmen vasta-vyöhyke-elementtirivin (30,31,32) äärimmäisten vastarivien (30,32) välinen kulma (a) on olennaisesti suurempi kuin 0° ja olennaisesti pienempi kuin 360° ja keskimmäisen vastavyöhyke-elementtirivin (31) ja kuormituselementin (13) välinen kulma on olennai- 5 sesti 180°.

21. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tela, tunnettu siitä, että siinä on neljä tai useampia vastavyöhyke-elementtiriviä (40,41,42,43).

22. Patenttivaatimuksen 20 mukainen tela, tunnettu siitä, että äärimmäiset vastavyöhykkeet ovat symmetrisesti nippitasoon nähden ja että äärimmäisten vasta-vyöhykkeiden välinen kulma on 180°.

23. Patenttivaatimuksen 20 mukainen tela, tunnettu siitä, että vastavyöhyke-15 elementtirivien aikaansaamien voimien suhde on W2/Wj = 0,2-1, edullisesti 0,437...0,438.

24. Patenttivaatimuksen 11 mukainen tela, tunnettu siitä, että vastakammion (50) leveys γ on olennaisesti suurempi kuin nolla ja olennaisesti pienempi kuin 360°.

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen tela, tunnettu siitä, että vastakammion leveys γ on 80°-300°, edullisesti 180°-193,6°.

26. Patenttivaatimuksen 24 mukainen tela, tunnettu siitä, että vastakammion (50) 25 lisäksi telassa (10) on yksi tai useampi vastavyöhyke-elementtirivi (51;52,53;54,55).

27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen tela, tunnettu siitä, että äärimmäiset vastavyöhyke-elementit ovat yhtenäisiä vastavyöhyke-elementtejä (54,55), jotka toimivat samalla vastakammion (50) aksiaalisina reunatiivisteinä. 30 20 98554