FI118810B - Sihtirakenne käytettäväksi kuitutuotteen valmistuksessa - Google Patents

Description

118810

SIHTIRAKENNE KÄYTETTÄVÄKSI KUITUTUOTTEEN VALMISTUKSESSA

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitetty sihtirakenne käytettäväksi kuitutuotteen valmistuk-5 sessa.

Keksinnön mukainen sihtirakenne soveltuu käytettäväksi sellaisenaan tai pienin muutoksin kuitutuotteen, kuten paperin valmistuksen eri vaiheissa. Erityisen hyvin keksinnön mukai-10 nen sihtirakenne soveltuu käytettäväksi rainamateriaalin kui-vamuodostuksessa. Mainitussa kuivamuodostuksessa käytetään jakeluyksikköä, eli ns. formeria, jossa on yleensä parillinen määrä sihtiputkia. Formerin sihtiputki on tyypillisesti sy-linterimäinen putki, jonka vaippapinta on esimerkiksi olen-15 naisen ohut, sylinterimäiseksi taivutettu reikälevy, jonka reikien läpi kuitumateriaali levitetään imun avulla sihtiput-ken alapuolella olevan muodostusviiran päälle muodostusviiran kulkusuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa. Muodostusvii-ralle muodostuva kuitukerros saadaan tasaisemmaksi, jos käy-20 tetään parillinen määrä poikittaisia sihtiputkia, joista joka toiseen puhalletaan kuituvirta päinvastaisessa suunnassa.

• # ί,ϊ,ϊ Keksinnön mukainen sihtirakenne soveltuu käytettäväksi myös yleensä ennen formeria sijoitetussa vasaramyllyssä, jossa :1·.· 25 kuituraina pienennetään sopivan kokoisiksi kuiduiksi ennen • · kuin kuituvirta johdetaan formeriin. Tällöin vasaramyllyn sy-linterimäinen vaippa on formerin sihtiputkea vastaava, taivu- · tetusta reikälevystä tehty vaippapinta.

• · ··· 30 Keksinnön mukainen sihtirakenne soveltuu käytettäväksi myös *.1.1 paperi- ja selluloosateollisuuden massan lajittelussa käy- ··· tettävissä lajittimissa.

· ,···. Ennestään tunnetaan sihtilevyrakenteita, joita on käytetty 118810 2 tautunut kapasiteetiltaan riittämättömäksi yhä nopeimpien koneiden yhteydessä. Ennestään tunnetaan myös sihtiputkira-kenteita, joissa pyöreiden reikien asemesta sihtiputken vaipassa on kapeita, pitkänomaisia rakoja. Tämäkään ratkaisu ei 5 mahdollista riittävää kapasiteettia nykyajan vaatimuksien täyttämiseksi.

Mainitun kapasiteettiongelman parantamiseksi on kehitetty uusia sihtilevyratkaisuja, joissa on kiinnitetty huomiota mm. 10 sihtiputken sisäpinnan poikkileikkausprofiiliin. Esimerkiksi suomalainen patentti nro FI67588, jota vastaa yhdysvaltalainen patentti nro US4,529,520, esittää sihtilevyrakennetta, jossa on sihtiputken sisäpinnalla putken aksiaalisuuntaiset urat, joissa ylävirran puoleiset sivutasot ovat sopivimmin 15 oleellisesti kohtisuorat sihtipinnan verhokäyrää vastaan ja alavirran puoleiset sivutasot ovat mainittuun tasoon nähden kaltevat. Urien pohjalla on aukot tai raot, jotka puhkaisevat uran pohjan poikkileikkauksessa katsottuna oleellisesti uran pohjan keskeltä.

20

Edellä mainittua sihtilevyratkaisua ja muita vastaavia ratkaisuja kuvataan tarkemmin kuviossa 1, jossa esitetyssä tun- • · :,v netun tekniikan mukaisessa sihtirakenteessa on levystä la s/.j taivutettu sihtiputki, jossa on sisäpinnalla putken aksiaali- 25 suuntaisia uria 4a. Kunkin uran 4a ensimmäinen sivupinta 5a • · on putken sisäpinnan verhokäyrän 10a suhteen vinossa kulmassa ja toinen sivupinta 7a on olennaisesti suorassa kulmassa. Vastaavasti uran 4a pohja 6a on olennaisesti verhokäyrän 10a • · *** suuntainen. Levyn la läpi menevät aukot 2a sijaitsevat urien , , 30 4a tasomaisella pohjalla 6a siten, että aukon 2a reunan 3a ja • » t *·*.* uran 4a toisen sivupinnan 7a väliin jää nurkan 8a muodostava ·...· kynnys. Samanlainen kynnys jää myös aukon 2a ja ensimmäisen sivupinnan 5a väliin.

· · • · • · 1 35 Tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa näin muodoste- • · *.**: tuissa sihtiputkissa kuituvirtaa voidaan käsitellä siten, että kuituvirta tai vastaava massavirta sihtiputken sisällä 118810 3 on suhteellisessa liikkeessä sihtilevyn alapinnan suhteen joko kuviossa 1 esitettyyn suuntaan B tai vastakkaiseen suuntaan A. Useimmissa kuivamuodostussovellutuksissa suunta B, jossa uran 4a jättöpinta, eli ylävirran puoleinen sivu-5 pinta 7a on .olennaisen kohtisuora ja tulopinta, eli alavirran puoleinen sivupinta 5a on vinossa verhokäyrään nähden, on osoittautunut kapasiteetiltaan suuntaa A huonommaksi.

Vastaavasti sihtirakenneratkaisuissa, joissa kuituvirta 10 liikkuu suuntaan A, on huonona puolena se, että nurkan 8a muodostama kynnys aiheuttaa kuivamuodostuksessa kuituvirtaan pyörteitä, jotka estävät kuituja menemästä sujuvasti aukkojen 2a läpi. Tällöin tässäkään ratkaisussa ei päästä parhaaseen mahdolliseen läpimenokapasiteettiin. Siis tässäkin sih-15 tilevyrakenteessa on pääongelmana kapasiteetin riittämättömyys, varsinkin rainan kuivamuodostuksessa, joten formeriin olisi sijoitettava useita peräkkäisiä sihtiputkipareja riittävän kapasiteetin saavuttamiseksi.

20 US-patentissa nro 5,587,077 on esitetty sihtilevyn valmistusta vesileikkauksella siten, että tuloksena on portaattomasti laajeneva läpimenoaukko, joka alkaa uran pohjasta. Tässä ei ole kuitenkaan ratkaistu samaa ongelmaa kuin omassa • · .‘.J keksinnössämme, vaan lähinnä valmistusteknisiä ongelmia, mm.

,·, · 25 läpimenoaukon ja taustauran leikkauskohtaan läpimenoaukon t ·· * j työstössä tulevan jäysteen. Läpimenoaukko ulottuu korkein- • ♦ .. . taan uran pystypinnan tasalle, ei yhtään uran pohjan ohi.

• · · Tällöin ongelmaksi voi jäädä juuri sama pyörteiden muodostu- • · *·*·* minen kuin on aikaisemmin esitetyissä ratkaisuissa.

30 • · \V Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epä- • · · ί<#>: kohdat ja aikaansaada tehokas ja luotettavasti toimiva sihti- rakenne, joka mahdollistaa hyvän kapasiteetin paperin valmis- • · tuksen yhteydessä. Keksinnön mukaiselle sihtirakenteelle on • · “* 35 tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tun- • · ·.*·· nusmerkkiosassa. Muille keksinnön sovellutusmuodoille on tun- ··· nusomaista se, mitä on esitetty muissa patenttivaatimuksissa.

118810 4

Keksinnön mukaisen ratkaisun etuna on se, että keksinnön mukainen sihtirakenne mahdollistaa suuren kapasiteetin paperinvalmistuksen eri vaiheissa. Käytettäessä keksinnön mukaista 5 sihtirakennetta vasaramyllyssä, formerin sihtiputkessa tai lajittelijassa, saadaan mahdollisimman vähillä yksiköillä läpimenokapasiteetti vastaamaan koko laitteiston kapasiteettia. Tällöin esimerkiksi saman kapasiteettitason saavuttamiseen tarvitaan oleellisesti vähemmän formerin sihtiputkia tai 10 sihtiputkipareja.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin sovellutusesimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 15 kuvio 1 esittää poikkileikkauksena osaa tunnetun tekniikan tason mukaisesta sihtirakenteesta, kuvio 2 esittää poikkileikkauksena osaa keksinnön mukai sesta sihtirakenteesta, 20 kuvio 3 esittää poikkileikkauksena suurennettua osaa kek sinnön mukaisesta sihtirakenteesta, kuvio 4 esittää päältä katsottuna ja poikkileikkauksena • · V.: suurennettua osaa keksinnön mukaisesta sihtira- i**.: kenteesta, • · ·*·.· 25 kuvio 5 esittää poikkileikkauksena suurennettua osaa kek- • » sinnön erään toisen sovellutusmuodon mukaisesta • · ··,·. sihtirakenteesta ja • · kuvio 6 esittää poikkileikkauksena suurennettua osaa kek- • · *** sinnön erään kolmannen sovellutusmuodon mukaises- 30 ta sihtirakenteesta.

a · · · • * · • · ·...· Kuvioissa 2 on esitetty keksinnön mukainen sihtirakenne so- vellettuna sihtiputkeen, kun taas kuvioissa 3 ja 4 sama ra- .·♦·. kenne on esitetty suurempana ja ennen sihtilevyn 1 taivutusta • · 35 putken vaipaksi. Kuvioiden 2-4 mukaisessa sihtirakenteessa on • · :.*·· sihtilevy 1, joka on siis kuviossa 2 taivutettu sihtiputkek- Φ·« si. Sihtiputken sisäpinnalla on sihtiputken aksiaalisuuntai- 118810 5 siä uria 4. Kunkin uran 4 ensimmäinen sivupinta, eli keksinnön mukaisessa sovellutuksessa kuituvirtaan nähden ylävirran puoleinen sivupinta 5, on putken sisäpinnan verhokäyrän 10 suhteen vinossa kulmassa ja toinen sivupinta, eli alavirran 5 puoleinen sivupinta 7 on olennaisesti suorassa kulmassa verhokäyrän 10 suhteen. Vastaavasti uran 4 pohja 6 on olennaisesti verhokäyrän 10 suuntainen. Sihtilevyn 1 läpi menevät aukot 2 sijaitsevat aukkoriveissä urien 4 tasomaisen pohjan 6 suhteen siten, että kunkin aukon 2 alavirran puoleinen osa, 10 eli lyhyesti sanottuna takaosa 3 ulottuu uran 4 pohjan 6 syvyydellä uran 4 alavirran puoleisen sivupinnan 7 ohi kuitu-virran myötäsuuntaan. Toisin sanoen aukon takaosa 3 muodostaa uran pohjan 6 syvyydellä segmentin muotoisen osan, joka ulottuu uran 4 sivupinnasta 7 poispäin kuituvirran myötäsuuntaan. 15

Aukon takaosan 3 maksimiulottumaa uran 4 sivupinnasta 7 poispäin, eli segmentin muotoisen osan paksuutta ei tarvitse mitoittaa niin tarkasti, että se olisi aina sama kaikilla aukoilla ja aukkoriveillä. Riittää, kun maksimiulottuma on alu-20 eella, joka alkaa uran 4 sivupinnasta 7 poispäin, jolloin erikoistapaus on se, että maksimiulottuma on nolla. Tässä erikoistapauksessa aukon 2 takaosa 3 sijoittuu uran 4 pohjan • · \V 6 syvyydellä uran 4 alavirran puoleisen sivupinnan 7 tasalle • · *t*·j kuituvirran myötäsuunnassa. Toisin sanoen aukon 2 alavirran 25 puoleinen takaosa 3 ulottuu uran 4 pohjan 6 syvyydellä vähin-•j··· tään uran 4 alavirran puoleisen sivupinnan 7 tasalle kuitu- virran myötäsuunnassa.

• ** • · · • « • ·

Edellä kuvatussa keksinnön mukaisessa ratkaisussa aukon taka- , , 30 osan 3 ja uran 4 alavirran puoleisen sivupinnan 7 väliin ei « · · *;!** jää nurkkaa eikä kynnystä, jolloin aukon olennaisen yhtenäi- • · *··* nen takaosa 3 ulottuu sihtilevyn 1 koko paksuudella sihtile- ·;··· vyn läpi.

• * » • · • · ··· ,· # 35 Kuvioissa 2-4 näkyvä lieriömäinen osa 9 aukon 2 kartiomaisen « · · "· osan ja uran 4 välissä ei ole välttämättä tarpeellinen. Se on kuitenkin edullinen nykyisessä valmistustekniikassa, jossa 118810 6 käytetään poranterää, jonka terän kärkiosa on lieriömäinen ja joka terä muuttuu mainitun lieriömäisen osan jälkeen kar-tiomaiseksi. Tällöin aukon 2 muoto on sellainen, että aukon 2 alavirran puoleinen takaosa 3 ulottuu yhtenäisenä koko sihti-5 levyn 1 läpi siten, että uran 4 vastakkaisella puolella aukko 2 on aluksi *kartiomainen muuttuen ennen uran pohjaa 6 lieriömäiseksi. Samalla aukon edullinen sijainti on sellainen, että aukon takaosa 3 ulottuu sekä uran 4 pohjan 6 syvyydellä että sihtilevyn 1 sisäpinnassa uran 4 alavirran puoleisen 10 sivupinnan 7 ohi kuituvirran myötäsuuntaan.

Kuviossa 5 on esitetty keksinnön edullisen sovellutusmuodon mukainen sihtirakenne, jossa sihtilevyn 1 läpi menevä aukko 2 on porattu siten, että aukon 2 alavirran puoleinen takaosa 3b 15 ulottuu uran 4 pohjan 6 kohdalla uran pohjan 6 ulkopuolelle, eli ei sijaitse enää kokonaan uran pohjalla 6. Toisin sanoen aukon 2 alavirran puoleinen takaosa 3b ulottuu uran 4 pohjan 6 syvyydellä uran 4 alavirran puoleisen sivupinnan 7 ohi kuituvirran myötäsuuntaan. Lisäksi aukon alavirran puoleisen 20 takaosan 3b muodostama kulma putken verhokäyrän 10 kanssa on olennaisesti alle 90°, koska aukon 2 poraus on kartiomainen siten, että aukon halkaisija on putken sisäpuolella pienempi • · %V kuin putken ulkopuolella. Tämä aukon alavirran puoleisen takaosan 3b muoto mahdollistaa erittäin hyvän kuitujen läpi- ·*·.: 25 menon, koska takaosa 3b on kallistuneena kuituvirran tu- • · losuuntaan.

9 99 · • · 9 9 9 *..! Kuvion 6 mukaisessa sovellutusmuodossa aukko 2 on samanlainen « · • · *** ja samassa kohtaa uran 4 suhteen kuin kuviossa 5 esitetyssä 30 ratkaisussa, mutta nyt uran 4 alavirran puoleinen sivupinta 9 9 9 *·'.* 7b on myös vinossa asennossa putken verhokäyrän 10 suhteen, ··· ·...· jolloin sivupinnan 7b kulma putken verhokäyrän 10 kanssa on ..... olennaisesti alle 90°. Tämän ratkaisun mukaisella sihtiput- ,···. keila on kaikkein paras läpimenokapasiteetti, mutta sihtira- • · *·* 35 kenteen valmistus on aikaisemmin mainittuja ratkaisuja vaike- ·.**: ampi urien jyrsimisen tarkkuusvaatimusten vuoksi. Tällöin *·· • · • · ··· 118810 7 jälkeenpäin jyrsittävien urien sivupintaa 7b on vaikea saada oikeaan kohtaan aukkojen 2 takaosan 3b suhteen.

Kuviossa 6 on oikealla olevan aukon takaosa 3b uran 4 pohjan 5 6 syvyydellä sivupinnan 7b kanssa samassa linjassa kuituvir- ran myötäsuuntaan nähden. Sen sijaan seuraava aukkorivi vasemmalla on siirtynyt uran 4 suhteen siten, että aukon takaosa 3b ulottuu sekä uran 4 pohjan 6 syvyydellä että sihtile-vyn 1 sisäpinnassa uran sivupinnan 7b ohi kuituvirran myö-10 täsuuntaan.

Keksinnön kannalta on oleellista se, että uran alavirran puoleisen sivupinnan 7, 7b puolelle ei jää kuituvirtaan pyörteitä aiheuttavaa ja siten kuitujen läpimenoa häiritsevää 15 kynnystä 8a, jollainen näkyy kuviossa 1, jossa on esitetty aikaisemmin tunnettuja sihtirakenneratkaisuja.

Alan ammattimiehelle on selvää, ettei keksintö rajoitu edellä esitettyyn sovellutusesimerkkiin, vaan voi vaihdella jäl-20 jempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä urien 4 sivupintojen kulmat ja aukkojen 2 asemat ja kartiok-kuus voivat vaihdella edellä esitetystä. Aukot voivat olla :V: esimerkiksi kokonaan lieriömäisiä, jolloin aukkojen tekemi- ·*·.· nen on helpompaa kuin kartiomaisten aukkojen tekeminen.

! 25 • ··

Alan ammattimiehelle on myös selvää, että aukkojen alavirran • · ..t.# puoleinen takaosa 3, 3b voi sijaita esimerkiksi enemmän kui- • ♦ *.„* tuvirran myötäsuuntaan kuin kuvioissa ja sovellutusesimer- • · **··’ keissä on esitetty. Aukkojen 2 alavirran puoleinen takaosa 30 voi ulottua esimerkiksi kokonaan sihtilevyn 1 läpi ja sijai- • · :.V ta sihtilevyn 1 sisäpinnassa joko uran 4 alavirran puoleisen

• M

ί..φ! sivupinnan 7, 7b tasalla tai ulottua sivupinnan ohi alavir- ran puolelle, eli kuituvirran myötäsuuntaan. Samoin aukot 2 • · φ...φ voivat olla joko pyöreitä tai pitkänomaisia. Lisäksi urien 4 • · *!* 35 syvyys suhteessa sihtilevyn paksuuteen voi vaihdella ja sa- • · ·.’·· moin levyn paksuus voi vaihdella edellä esitetystä.

··· • · • · ··»

Claims (5)

118810

1. Sihtirakenne käytettäväksi kuitutuotteen valmistuksessa, joka sihtirakenne on muodostettu sihtiputkeksi, jonka vaippa- 5 na on sihtilevy (1), jonka sihtilevyn (1) sisäpinnalla on olennaisesti sihtiputken aksiaalisuuntaisia uria (4), joissa urissa on ainakin alavirran puoleinen sivupinta (7, 7b) sekä pohja (6), ja jossa sihtilevyssä (1) on aukkoja (2), tunnettu siitä, että aukon (2) alavirran puoleinen takaosa (3, 3b) 10 ulottuu uran (4) pohjan (6) syvyydellä uran (4) alavirran puoleisen sivupinnan (7, 7b) ohi kuituvirran myötäsuuntaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sihtirakenne, tunnettu siitä, että aukon (2) alavirran puoleinen takaosa (3, 3b) ulot- 15 tuu koko sihtilevyn (1) läpi, ja että takaosa (3, 3b) ulottuu uran (4) pohjan (6) syvyydellä uran (4) alavirran puoleisen sivupinnan (7) ohi kuituvirran myötäsuuntaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sihtirakenne, tunnet- 20 tu siitä, että aukon (2) alavirran puoleinen takaosa (3) ulottuu yhtenäisenä koko sihtilevyn (1) läpi siten, että uran (4) vastakkaisella puolella aukko (2) on aluksi kartiomainen * « · I *. muuttuen ennen uran pohjaa (6) lieriömäiseksi, ja että taka- ; * osa (3) ulottuu sihtilevyn (1) sisäpinnassa uran (4) alavir- • · · *· *| 25 ran puoleisen sivupinnan (7) ohi kuituvirran myötäsuuntaan, • · ·· · j V

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sihtirakenne, tunnet- ··· :..,ϊ tu siitä, että aukon (2) alavirran puoleinen takaosa (3b) ulottuu suorana ja yhtenäisenä, vinossa asennossa verhokäy- 30 rään (10) nähden koko sihtilevyn (1) läpi, ja että takaosa ;***· (3b) ulottuu uran (4) pohjan (6) syvyydellä uran (4) alavir- ··· • . ran puoleisen sivupinnan (7) ohi kuituvirran myötäsuuntaan.

• · * * 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sihtirakenne, tunnettu sii- ; ·*: 35 tä, että aukon (2) alavirran puoleinen takaosa (3b) ulottuu ··· · sihtilevyn (1) sisäpinnassa uran (4) alavirran puoleisen sivupinnan (7, 7b) ohi kuituvirran myötäsuuntaan. 118810