FI102825B - Rullausydin - Google Patents

Description

102825 5

Rullausydin

Upprullningskäma

Keksinnön kohteena on rullausydin paperi- tai kartonkikonetta tai vastaavaa varten, jonka rullausytimen päälle rullataan materiaalirainaa, erityisesti paperia tai kartonkia, jonka rullausytimen päätyihin on päätyliitoksilla kiinnitetty akselitapit, joiden väli-10 tyksellä rullausydin on tuettu pyörivästi laakerilaittein koneen runkoon, rullausytimen ollessa varustettu välinein rullausytimen taipuman kompensoimiseksi ja rullausytimen päälle rullattavan materiaalirainan aiheuttaman paineen tasaamiseksi.

Paperikoneella valmistuva paperi kierretään tampuuriraudan ympäri konerullaksi 15 rallaimella. Yleisimpänä tyyppinä käytetään kehävetoista rullainta, jossa tampuuri-rauta tai tampuuritela pyörii rullaussylinteriä vasten. Viivapaineen hallinta on nykyisillä kumipinnoitteisilla tai polyuretaanipinnoitteella varustetuilla tampuuriteloil-la epämääräistä rullan pohjalla. Nykyisissä tampuuriteloissa telan pinnan kovuus ja kokoonpuristuvuusominaisuudet poikkeavat varsin ratkaisevasti paperin vastaavista 20 ominaisuuksista, mistä on seurauksena se, että rullausta aloitettaessa tyhjälle tampuu-ritelalle ei saavuteta haluttua rullatun paperin kovuus- ja tiheysjakaumaa. Toinen merkittävä ongelma erityisesti LWC- ja SC-papereilla on se, että tällaiset paperit muodostavat tampuurille erittäin tiiviitä rullia, jotka ovat myös jäykkiä. Tampuu-rirauta kuitenkin taipuu kuormituksen johdosta ja koska tampuuriraudalla oleva 25 jäykkä paperirulla ei pysty vastaavassa määrin taipumaan, on paperirullan tampuuriin aiheuttama paine tampuurin reunoilla huomattavasti suurempi kuin tampuurin keskialueella. Nämä haittapuolet aiheuttavat rullauksessa ratakatkoja ja pohjahylkyä, " joka yhtä rullaa kohti voi olla suuruudeltaan jopa 2000 m. Hylystä aiheutuvat menetykset ovat paperitehtaalla näin ollen vuositasolla jopa kymmeniä miljoonia 30 markkoja. Tampuurin taipumisesta ja taipumisen aiheuttamasta epäedullisesta pai-nejakautumasta johtuvia ongelmia on aikaisemmin yritetty poistaa siten, että tampuuriraudan halkaisijaa on suurennettu. Tällä onkin luonnollisesti päästy siihen vaikutuk- 2 102825 seen, että tampuuriraudan taipuma on saatu pienemmäksi, jolloin erot painejakautu-massa tampuuriraudalla ovat vastaavasti pienemmät. Ratkaisun merkittävä haittapuoli on kuitenkin se, että suuren halkaisijan omaavalle tampuuriraudalle ei ole voitu rullata yhtä paljon paperia kuin aikaisemmin. Näin ollen myös tämä ratkaisu 5 aiheuttaa paperitehtailla tappioita pienempien paperirullien takia.

Tekniikan tason suhteen viitataan erityisesti julkaisuun FR-1404122, joka vastaa edellä esitettyä keksinnön ja patenttivaatimuksen 1 lajmääritelmää ja joka koskee rullausydintä kudosta varten käsittäen joustavat kiekot rullausytimen vaipan tukemi-10 seksi sisäakselille.

Nyt esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan rullausydin, jolla vältetään tai ainakin merkittävästi vähennetään edellä kuvattuja tekniikan tasoon liittyviä haittapuolia. Tämän toteuttamiseksi keksinnölle on pääasiassa tunnusomaista se, että 15 rullausydin käsittää koneen runkoon pyörivästi tuetun sisävaipan ja mainitun sisävai-pan päälle koaksiaalisesti sovitetun ulkovaipan siten, että sisävaipan ja ulkovaipan väliin jää välys, jolloin ulkovaippa on tuettu sisävaippaan nivellaittein, jotka koostuvat vierintä- tai liukulaakereista tai väännön suhteen jäykistä elimistä.

20 Keksinnön merkittävin etu tekniikan tasoon nähden on siinä, että keksinnön mukaisella ratkaisulla saadaan paperirullan kuormituksesta aiheutuva paine rullausytimelle t aikaisempaa olennaisesti tasaisemmaksi, jolloin pohjahylkyä ei vastaavassa määrin muodostu. Toinen merkittävä etu on siinä, että keksinnön mukaiselle rullausytimelle voidaan rullata huomattavasti enemmän paperia tai kartonkia kuin aikaisemmin. 25 Keksinnön muut edut ja ominaispiirteet käyvät ilmi jäljempänä seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisesta selityksestä.

Kuvio 1 esittää täysin kaaviomaisena leikkauskuvana keksinnön mukaisen rullausytimen ensimmäistä toteuttamisvaihtoehtoa.

30 3 102825

Kuvio 2 esittää kuviota 1 vastaavana kuvantona keksinnön toista toteuttamisvaihtoehtoa.

Kuviossa 3 on kaaviomaisesti esitetty graafisena kuvantona paperirullan aiheuttama 5 paine rullausytimellä.

Kuviossa 1 on rullausydintä merkitty yleisesti viitenumerolla 10. Rullausydin 10 käsittää sisävaipan 11, jonka kumpaankin päätyyn on päätyliitoksilla 12 kiinnitetty akselitapit 13, joiden varaan rullausydin 10 on laakeroitu koneen runkoon. Sisävaip-10 pa 11 toimii keksinnön mukaisessa rullausytimessä 10 näin ollen elimenä, joka ottaa vastaan ja kantaa rullausytimeen 10 kohdistuvat kuormitukset. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa on sisävaipan 11 päälle sovitettu halkaisijaltaan suurempi ulkovaippa 14 siten, että sisävaipan 11 ja ulkovaipan 14 väliin jää välys, joka sallii sisä-ja ulkovaipan 11,14 taipumisen toistensa suhteen. Tämän ratkaisun tarkoituksena on se, että 15 ulkovaipalla 14 pyritään mahdollisimman hyvin kompensoimaan kuormituksesta johtuvaa sisävaipan 11 taipumaa. Keksinnön mukainen rullausydin 10 on näin ollen varustettu taipuman kompensoinnilla.

Ulkovaippa 14 on tuettu sisävaippaan 11 kuvion 1 mukaisesti nivellaitteiden 15 20 avulla. Nivellaitteet 15 on sijoitettu rullausytimen 10 aksiaaliselle pituudelle siten, että ne sijaitsevat uiko- ja sisävaipan 11,14 päädyistä etäisyyden päässä. Optimikoh-tana niveliaitteille 15 voidaan pitää aksiaalisuunnassa Besselin pisteitä, mutta käytännössä mainitut nivellaitteet 15 voidaan sijoittaa johonkin kohtaan vaippojen päädyn ja Besselin pisteiden välille. Nivellaitteet 15 ovat rakenteeltaan sellaiset, että 25 ne sallivat kuvion 1 mukaisessa aksiaalisessa leikkauksessa sisä- ja ulkovaipan 11,14 taipumisen toistensa suhteen. Nivellaitteet 15 voivat olla olennaisesti vääntöjäykät, jolloin ne estävät sisä- ja ulkovaipan 11,14 pyörimisen toistensa suhteen tai nivellaitteet 15 voivat olla vierimä- tai liukulaakereita, jolloin ne sallivat ulkovaipan 14 vapaan pyörimisen sisävaipan 11 ympäri. Nivellaitteet 15 muodostuvat ulkovaippaan 30 14 liitetystä ulkokehästä 15a, sisävaippaan 11 liitetystä sisäkehästä 15b sekä sisä-ja ulkokehän toisiinsa liittävästä liitoselimestä 15c. Liitoselin 15c voi olla esim. kumia 4 102825 tai vastaavaa, joka on kiinnivulkanoitu sekä nivellaitteiden 15 sisä- että ulkokehään. Nivellaitteet 15 voidaan kiinnittää rullausytimen sisä- ja ulkovaippaan 11,14 jollain sopivalla tavalla ja kuviossa 1 tämä on toteutettu siten, että sisävaipan 11 keskiosuu-delle ja vastaavasti ulkovaipan 14 keskiosuudelle on muodostettu paksunnokset 5 16,17, jotka ovat sisä- ja ulkovaipan 11,14 päätyalueita paksummat. Nivellaitteiden 15 asennuskohtaan on vaippojen päätyalueiden ja paksunnosten 16,17 väliin muodostettu kartiopinnat 18,19 siten, että nivellaitteet 15 on liitetty sisä- ja ulkovaippaan 11,14 kartioliitoksin.

10 Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaisesti rullausytimestä toinen toteuttamisvaihtoehto. Kuviossa 2 on rullausydintä merkitty yleisesti viitenumerolla 20 ja kuviota 1 vastaavalla tavalla rullausydin 20 käsittää sisävaipan 21, jonka päätyihin on päätylii-tosten 22 avulla kiinnitetty akselitapit 23, joiden varaan rullausydin 20 on laakeroitu koneen runkoon. Sisävaipan 21 päälle on koaksiaalisesti asennettu ulkovaippa 24, 15 joka on nivellaitteiden 25 avulla tuettu sisävaippaan 21. Nivellaitteet 25 ovat toiminnaltaan ja sijoitukseltaan kuvion 1 nivellaitteita 15 vastaavat. Näin ollen myös kuvion 2 mukaiset nivellaitteet 25 käsittävät ulkovaippaan 24 kiinnitetyn ulkokehän 25a, sisävaippaan 21 kiinnitetyn sisäkehän 25b sekä uiko- ja sisäkehät 25a,25b toisiinsa liittävät liitoselimet 25c, jotka sallivat sisä- ja ulkovaipan 21,24 taipumisen 20 toistensa suhteen. Vääntöjäykät nivellaitteet 25 estävät sisä- ja ulkovaipan 21,24 keskinäisen pyörinnän tai nivellaitteet 25 voivat olla vierintä- tai liukulaakereita, jolloin ne sallivat ulkovaipan 24 vapaan pyörimisen sisävaipan 21 ympäri. Kuvion 1 suoritusmuodosta kuvio 2 poikkeaa siinä, että sisä- ja ulkovaipat 21,24 on kuviossa 2 muodostettu aksiaalisuunnassa tasavahvoiksi ilman paksunnoksia. Nivellaitteet 25 25 on jollain sopivalla tavalla kiinnitetty sekä uiko- että sisävaippaan.

Kuviossa 3 on kaaviomaisesti ja graafisesti esitetty keksinnön mukaisella ratkaisulla aikaansaatavaa vaikutusta tekniikan tason ratkaisuihin nähden. Kuvion 3 graafisessa esityksessä pystyakseli tarkoittaa kuormituksesta aiheutuvia suhteellisia paineita 30 rullausytimellä ja vastaavasti vaaka-akseli tarkoittaa ulkovaipan suhteellista aksiaalista pituutta eli rullan leveyttä. Kuviossa 3 viitemerkinnällä D merkitty käyrä tarkoittaa : -i 5 102825 tavanomaista yksivaippaista tampuurirautaa tai rullausydintä, jonka halkaisija on 825 mm. Tämän tampuuriraudan päälle on rullattu paperia siten, että paperirullan halkaisija on 2700 mm, mikä on tavanomainen rullauksessa käytetty rullakoko. Kuten kuviosta voidaan nähdä, rullan aiheuttama kuormitus ja paine tampuuriraudalla 5 on rullan päädyissä moninkertainen verrattuna kuormitukseen keskialueella.

Viitemerkinnällä C merkitty käyrä tarkoittaa kuviossa tavanomaista yksivaippaista rullausydintä tai tampuurirautaa, jossa on suurennettu halkaisija ollen suuruudeltaan 1220 mm. Viitemerkinnällä C merkityssä tapauksessa on tampuuriraudan päälle 10 rullattu paperirainaa siten, että rullan halkaisija on 3400 mm. Kuten voidaan havaita, on tapauksessa C saatu rullan päädyssä olevia huippupaineita pienennettyä tapaukseen D verrattuna, mutta siitä huolimatta päädyissä vaikuttavat paineet ovat olennaisesti suuremmat kuin keskialueilla. Tapauksen C haittapuolena on lisäksi se, että rullan halkaisijakokoa on jouduttu huomattavasti kasvattamaan, vaikka rullattavan paperirai-15 nan määrä ei kuitenkaan vastaavassa määrin on kasvanut, koska tampuuriraudan halkaisija on normaalia olennaisesti suurempi.

Viitemerkinnöillä A ja B merkityt käyrät tarkoittavat kuviossa 3 keksinnön mukaista rullausydintä ja viitemerkinnöillä F merkityt kohdat käyrillä A ja B tarkoittavat 20 nivellaitteiden sijoituskohtia rullausytimellä. Viitemerkinnällä A esitetyssä tapauksessa on keksinnön mukaisen rullausytimen ulkovaipan halkaisija 825 mm ja rul-lausytimen päälle on rullattu paperia siten, että rullan halkaisija on 2700 mm. Kuvion 3 mukaisesti saadaan keksinnön mukaisella ratkaisulla (tapaus A) merkittävä vähennys huippupaineisiin normaalirakenteisiin tampuuriteloihin (tapaus D) nähden 25 kuormituksen aiheuttaman paineen ollessa keksinnön mukaisella rullausytimellä olennaisen tasainen yli rullan leveyden.

Viitemerkinnällä B merkityssä tapauksessa on keksinnön mukaisen rullausytimen ulkovaipan halkaisija edelleen 825 mm, mutta käyrän B tapauksessa on rullausytimel-30 le rullattu paperirainaa siten, että rullan halkaisija on 3400 mm. Keksinnön mukaisessa tapauksessa B ovat paineet ja kuormitukset olennaisesti pienemmät ja tasai- 6 102825 semmat verrattuna konventionaalisiin tampuurirautoihin (tapaukset C ja D). Kuviosta 3 on edelleen syytä huomioida se, että keksinnön mukaisessa vaihtoehdossa (tapaus B) paperin määrä rullalla on olennaisesti suurempi kuin konventionaalisessa tampuu-rissa (tapaus C), vaikka rullan halkaisija on näissä tapauksissa sama. Tämä johtuu 5 siitä, kuten jo edellä todettiin, että keksinnön mukaisessa tapauksessa B rullausytimen halkaisija on pienempi kuin konventionaalisessa tapauksessa C. Keksinnöllä saavutetaan näin ollen keksinnön tasoon nähden merkittävä parannus sekä kuormituksessa että sen suhteen, että rullausytimelle voidaan rullata enemmän paperia kuin aikaisemmin.

10

Edellä on keksintöä selitetty esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu koskemaan pelkästään kuvioissa esitettyjä esimerkkejä, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

15

Claims (10)

1. Rullausydin paperi- tai kartonkikonetta tai vastaavaa varten, jonka rullausytimen (10.20) päälle rullataan materiaalirainaa, erityisesti paperia tai kartonkia, jonka 5 rullausytimen (10,20) päätyihin on päätyliitoksilla (12,22) kiinnitetty akselitapit (13.23) , joiden välityksellä rullausydin (10,20) on tuettu pyörivästi laakerilaittein koneen runkoon, rullausytimen (10,20) ollessa varustettu välinein (11,14,15; 21,24,25) rullausytimen (10,20) taipuman kompensoimiseksi ja rullausytimen (10,20) päälle rullattavan materiaalirainan aiheuttaman paineen tasaamiseksi, tunnettu 10 siitä, että rullausydin (10,20) käsittää koneen runkoon pyörivästi tuetun sisävaipan (11.21) ja mainitun sisävaipan (11,21) päälle koaksiaalisesti sovitetun ulkovaipan (14.24) siten, että sisävaipan (11,21) ja ulkovaipan (14,24) väliin jää välys, jolloin ulkovaippa (14,24) on tuettu sisävaippaan (11,21) nivellaittein (15,25), jotka koostuvat vierintä- tai liukulaakereista tai väännön suhteen jäykistä elimistä. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rullausydin, tunnettu siitä, että ulkovaippa (14.24) on tuettu sisävaippaan (11,21) nivellaitteilla (15,25) kahdesta kohtaa, jotka sijaitsevat etäisyyden päässä rullausytimen (10,20) kummastakin päädystä rullausytimen keskiosaa kohti. 20

3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen rullausydin, tunnettu siitä, että nivellaitteet (15,25) sijaitsevat rullausytimen (10,20) päädyistä laskettuna Besselin pisteiden kohdalla.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen rullausydin, tunnettu siitä, että nivellaitteet (15,25) sallivat rullausytimen sisä- ja ulkovaipan (11,14; 21,24) keskinäisen taipuman, mutta estävät niiden pyörimisen toistensa suhteen.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen rullausydin, tunnettu siitä, että 30 nivellaitteet (15,25) sallivat rullausytimen sisä- ja ulkovaipan (11,14; 21,24) keskinäisen taipuman ja ulkovaipan (14;24) pyörimisen sisävaipan (11 ;21) suhteen. 8 102825

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen rullausydin, tunnettu siitä, että nivellaitteet (15,25) on kiinnitetty sisävaippaan (11,21) ja/tai ulkovaippaan (14,24) kartioliitoksin.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen rullausydin, tunnettu siitä, että sisävaippa (11,21) ja/tai ulkovaippa (14,24) on nivellaitteiden (15,25) väliseltä alueelta muodostettu päätyalueita olennaisesti paksummaksi.

7 102825

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen rullausydin, tunnettu siitä, että 10 rullausytimen (10,20) sisävaippa (11,21) ja/tai ulkovaippa (14,24) on muodostettu olennaisesti koko aksiaaliselta pituudeltaan tasavahvaksi.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen rullausydin, tunnettu siitä, että nivellaitteet (15,25) käsittävät rullausytimen ulkovaippaan (14,24) kiinnitetyn 15 ulkokehän (15a,25a), sisävaippaan (11,21) kiinnitetyn sisäkehän (15b,25b) sekä ulko-ja sisäkehät toisiinsa liittävän liitoselimen (15c,25c).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen rullausydin, tunnettu siitä, että vääntö-jäykän nivellaitteen (15,25) liitoselin (15c,25c) on kumia tai vastaavaa, joka on 20 kiinnivulkanoitu tai vastaavalla tavalla kiinnitetty nivellaitteen uiko- ja sisäkehiin. 9 102825