SE506931C2 - Flerskiktsinloppslåda för en pappersmaskin - Google Patents

Description

506 931 2 10 15 20 25 30 35 ningen. Om den formade banan har en dålig täckning, kom- mer detta att ha en menlig effekt pà likformigheten hos skiktrenheten, vilket kommer att göra driften av pappers- maskinen svårare, eftersom en likformig skiktrenhet krävs under efterföljande faser av papperstillverkningspro- cessen, t.ex. under kräppningen, när kräppschabern kommer att inställas i enlighet med ytegenskaperna hos fiber- banan på den sida som vidhäftar mot torkcylindern. Det är även en allmän praxis, att kemikalier tillsättes till processen för att underlätta kräppning, och mängden och sammansättningen av kemikalierna kommer att bero på ytkvalitéerna hos fiberbanan. En bana med icke likformig skiktrenhet kommer att göra det omöjligt att optimera papperstillverkningsprocessen, eftersom inställningen av kräppschabern och tillsättningen av kemikalier kommer att bero på ytkvalitéerna hos fiberbanan. Det är dessutom önskvärt, att pappersbanan bör ha en likformig hállfast- het tvärs banan (dvs. tvärs maskinriktningen), och en bana som har en dålig täckning kommer inte att ha en lik- formig hàllfasthet tvärs banan. Det finns därför ett behov för en flerskiktsinloppslàda som kan producera en flerskiktad bana, som har en god och likformig skikt- renhet och en god täckning och som även är fri från flockuleringar och uppvisar en likformig ytvikt.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en fler- skiktsinloppslàda, som kan producera en skiktad fiber- bana, som har en god och likformig skiktrenhet och som är fri från flockuleringar och har en likformig ytvikt. Ändamålet med uppfinningen uppnås genom föreliggande upp- finning, som är inriktad på en flerskiktsinloppslàda för en pappersmaskin. Inloppslàdan omfattar en munstycks- kammare, som har ett uppströms beläget inlopp, där mäld är avsedd att komma in i munstyckskammaren, och ett ned- ströms beläget utlopp, genom vilket mäld är avsedd att passera från munstyckskammaren till ett efterföljande 10 15 20 25 30 35 3 506 931 formningsparti hos pappersmaskinen. Munstyckskammaren har en avsedd rak huvudriktning hos mäldflödet från inloppet hos munstyckskammaren till utloppet hos munstyckskamma- ren. Munstyckskammaren har en toppvägg, en bottenvägg och två sidoväggar. Topp- och bottenväggarna konvergerar i den raka huvudriktningen för mäldflödet genom munstycks- kammaren. Inloppslådan omfattar vidare en rörgrupp som är belägen uppströms om munstyckskammaren i riktningen för mäldflödet. Rörgruppen omfattar ett flertal raka rör.

Rören hos rörgruppen är anordnade i vertikalt åtskilda rörgruppsektioner så att varje rörgruppsektion i rör- gruppen är anordnad att mata mäld exklusivt avsedd för ena skiktet hos den fiberbana som skall formas. I varje rörgruppsektion är rören anordnade i vertikalt åtskilda rader, vilka rader sträcker sig tvärs maskinriktningen.

Rörgruppen kan således beskrivas som omfattande ett fler- tal raka rör, där rören är anordnade i separat vertikalt åtskilda rader. Varje rör har en uppströms belägen inloppsände och en nedströms belägen utloppsände, från vilken mäld är avsedd att föras in i inloppet hos munstyckskammaren så att rörgruppen med dess rör bildar en passage, genom vilken mäld är avsedd att föras från den uppströms belägna inloppsänden hos rören till inlop- pet av munstyckskammaren. Passagen har en rak huvudrikt- ning för mäldflödet som sammanfaller med den avsedda raka huvudriktningen för mäldflödet i munstyckskammaren så att mälden hela vägen från den uppströms belägna inloppsänden hos rören till den nedströms belägna utloppsänden hos munstyckskammaren kommer att strömma i en och samma raka huvudflödesriktning.

Enligt uppfinningen omfattar inloppslådan minst en men eventuellt två eller tre maskinbreda skiljevingar i munstyckskammaren. Skiljevingen (eller -vingarna) upp- delar munstyckskammaren så att en flerskiktad fiberbana kan formas. Skiljevingen (eller -vingarna) har en upp- ströms belägen ände och en nedströms belägen ände och 506 951 4 10 l5 20 25 30 35 sträcker sig i den avsedda flödesriktningen för mälden och har en tjocklek i den vertikala dimensionen. Vid inloppet till munstyckskammaren är avlånga lister anord- nade mellan de vertikalt åtskilda rörgruppsektionerna i rörgruppen, vilka lister sträcker sig tvärs maskinrikt- ningen och förbinder rörgruppsektionerna med varandra.

Den uppströms belägna änden av skiljevingen (eller av varje skiljevinge) är fastsatt vid en av de avlånga listerna som är belägna mellan de vertikalt åtskilda rör- gruppsektionerna i rörgruppen.

I enlighet med uppfinningen omfattar inloppslàdan vidare ett flertal maskinbreda turbulensalstrande element, som sträcker sig i munstyckskammaren i riktningen för mäld- flödet. Varje turbulensalstrande element har en uppströms belägen ände och en nedströms belägen ände. Den uppströms belägna änden av varje turbulensalstrande element är belägen mellan de vertikalt åtskilda raderna av rör i rörgruppsektionen och fixerad mellan raderna. De turbu- lensalstrande elementen kan förverkligas i form av vingar med ojämn, dvs. grov yta, men uppfinnarna har funnit att även vingar med en slät yta kommer att ha en turbulens- alstrande effekt som är tillräcklig för uppfinningens syfte.

Enligt en viktig aspekt av uppfinningen är skiljevingarna gjorda för att ha en viss minimumstyvhet tvärs maskin- riktningen för minst 7/10 av längden av skiljevingen.

Styvheten hos skiljevingen väljes för att vara i genom- snitt minst 36 Nm och för minst 7/10 av längden av varje skiljevinge minst 7 Nm. Vid provningar, som utförts av uppfinnarna, visade det sig att skiljevingen (eller - vingarna) bör ha en genomsnittlig styvhet, som är minst 180 gånger högre än styvheten hos ett 1 mm tjockt refe- rensark av ett material, som har en elasticitetsmodul av omkring 2100 MPa och att för minst 7/10 av längden av 10 15 20 25 30 35 5 sne 931 vingen (eller vingarna) bör styvheten vara minst 35 gánger högre än för referensarket.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen är skil- jevingen (eller skiljevingarna) ett homogent element, som är gjort av ett glasfiberförstärkt epoxyharts och avsmal- nar hela vägen från sin uppströms belägna ände till sin nedströms belägna ände så att dess tjocklek minskar kon- tinuerligt från dess uppströms belägna ände till dess nedströms belägna ände.

Vid en annan utföringsform av uppfinningen är skilje- vingen (eller -vingarna) uppdelad i en uppströms belägen sektion med konstant tjocklek i den vertikala dimensionen och en nedströms belägen sektion, som avsmalnar så att dess tjocklek minskar i mäldens flödesriktning. Vid denna utföringsform kommer den uppströms belägna sektionen att ha en uppströms belägen ände som är densamma som den upp- ströms belägna änden hos skiljevingen och en nedströms belägen ände, vid vilken den nedströms belägna sektionen är fixerad. På samma sätt har den nedströms belägna sek- tionen en uppströms belägen ände som är fixerad vid den uppströms belägna sektionen hos skiljevingen och en ned- ströms belägen ände som är densamma som den nedströms belägna änden av skiljevingen. Vid den punkt där den upp- ströms belägna sektionen är fixerad vid den nedströms belägna sektionen, dvs. vid övergången mellan den upp- ströms belägna sektionen och den nedströms belägna sek- tionen, finns det ett maskinbrett steg beroende på det faktumet att vid den punkt där den uppströms belägna sek- tionen är fixerad vid den nedströms belägna sektionen har den nedströms belägna sektionen en tjocklek i den verti- kala dimensionen som är mindre än tjockleken i den verti- kala dimensionen hos den uppströms belägna sektionen. Den uppströms belägna sektionen kan vara av stål, medan den nedströms belägna sektionen företrädesvis är av glas- fiberförstärkt epoxyharts. 506 931 10 15 20 25 30 35 Vid den utföringsform av uppfinningen, där skiljevingen (-arna) är ett homogent element, som avsmalnar hela vägen från dess uppströms belägna ände till dess nedströms belägna ände, har skiljevingen(-arna) en ytjämnhet eller Ra-värde, som är mindre än eller lika med 0,4 um.

Vid utföringsformen enligt uppfinningen där skiljevingen (-arna) är uppdelad i en uppströms belägen sektion och en avsmalnande nedströms belägen sektion har den avsmalnande nedströms belägna sektionen en ytjämnhet eller Ra-värde, som är mindre än eller lika med 0,4 pm.

Vid båda utföringsformerna av uppfinningen är tjockleken i den vertikala dimensionen av skiljevingen mindre än 0,7 mm vid den nedströms belägna änden av skiljevingen (-arna). Tjockleken i den vertikala dimensionen bör före- trädesvis vara omkring 0,5 mm. Vid den nedströms belägna änden av skiljevingen är givetvis tjockleken tvärs maskinriktningen föremål för en viss grad av variation.

Uppfinnarna har funnit, att tjockleken vid den nedströms belägna änden inte bör vara mer än 0,05 mm. När tjock- leken hos skiljevingen väljes för att vara 0,5 mm kommer detta därför att resultera i en skiljevinge, som vid sin nedströms belägna ände har en tjocklek av 0,5 mm : 0,05 mm eller 0,45 mm - 0,55 mm. Åstadkommandet av en skiljevinge eller skiljevingar som har en ytjämnhet som åtminstone vid en nedströms belägen ände av skiljevingen(-arna) är mindre än 0,4 um och som har en tjocklek vid sin nedströms belägna ände som är mindre än 0,7 mm bidrager till uppnåendet av en god skiktrenhet. Med avseende på skiktrenhet kan det vara önskvärt att göra den nedströms belägna änden hos skilje- vingen (eller -vingarna) ännu tunnare. Uppfinnarna har emellertid funnit, att när spetsen av en vinge (den ned- ströms belägna änden av vingen) är tunnare än 0,5 mm blir 10 15 20 25 30 35 , sne 951 spetsen alltför vek och sannolikt kommer den att brytas sönder genom utmattning. Uppfinnarna har därför funnit att en tjocklek av omkring 0,5 mm föredrages. För att uppnå att skiktrenheten också blir likformig är det nöd- vändigt att den formade banan även har en god täckning.

Uppfinnarna har funnit att följande egenskaper kommer att bidraga till uppnåendet av en god täckning: A) Den passage som bildas av rörgruppen har samma huvud- riktning för mäldflödet som munstyckskammaren så att mäl- den kommer att kunna strömma i en och samma huvudflödes- riktning hela vägen från inloppet hos rören i rörgruppen till utloppet hos munstyckskammaren.

B) Munstyckskammaren omfattar turbulensalstrande element.

C) Skiljevingen (eller -vingarna) är styv(-a) tvärs maskinriktningen.

D) Tjockleksvariationen hos skiljevingen vid dess ned- ströms belägna ände är inte mer än 0,05 mm.

Uppfinnarna har funnit, att när inloppslådan är utformad som en inloppslàda med rakt flöde, dvs. när mälden ström- mar i en och samma huvudflödesriktning hela vägen från inloppsänden av rören i rörgruppen till utloppet hos munstyckskammaren, kommer detta att ha en fördelaktig effekt pà täckningen hos den därefter formade fiberbanan och att denna fördelaktiga effekt kan förstärkas genom att åstadkomma turbulensalstrande element i munstycks- kammaren.

Inloppslådor är kända, t.ex. genom amerikanska patentet nr 4,941,950 (Sanford), där mälden tvingas att ändra sin strömningsriktning när den kommer in i munstyckskammaren.

Uppfinnarna till föreliggande uppfinning har insett att sne 931 8 10 15 20 25 30 35 en sådan utformning kommer att ha en ofördelaktig effekt pà täckningen hos fiberbanan och därför har uppfinnarna utformat inloppslàdan enligt föreliggande uppfinning som en inloppslàda med rakt flöde så att mälden inte kommer att ändra sin flödesriktning, då den kommer in i mun- styckskammaren.

Uppfinnarna har även funnit att för att uppnå en god täckning bör skiljevingen eller skiljevingarna vara styva tvärs maskinriktningen. Uppfinnarna har funnit att en Viktig orsak till dålig täckning är otillräcklig styvhet hos skiljevingen(-arna) tvärs maskinriktningen. Om styv- heten hos vingen(-arna) tvärs maskinriktningen är otill- räcklig, kan detta medföra att vingen(-arna) böjer sig så att sett tvärs maskinriktningen skikten hos den därefter formade banan inte kommer att ha en likformig ytvikt tvärs maskinriktningen, dvs. täckningen kommer att bli dàlig. Det är även önskvärt, att styvheten i maskinrikt- ningen är hög, om en fiberbana som är jämn i maskinrikt- ningen skall uppnås. Skiljevingarna som användes vid föreliggande uppfinning är av en sådan utformning att deras tjocklek minskar mot spetsen på vingarna, dvs. tjockleken hos en vinge är mindre vid den nedströms belägna änden hos Vingen än vid den uppströms belägna änden av Vingen. Av denna anledning är styvheten hos Vingen inte likformig. Istället minskar styvheten hos Varje vinge mot den nedströms belägna änden av Vingen.

Därför måste styvheten hos en skiljevinge enligt före- liggande uppfinning beräknas vid olika ställen på Vingen.

Böjstyvheten per meter av längden av en plåt, som har en tjocklek h, en elasticitetsmodul E, kan beräknas enligt formeln S = Eha/l2(l-V2) där S är styvhet och V är Poisson-förhållandet. Detta är den styvhetsdefinition som användes i samband med denna patentansökning. För stål är Poisson-förhållandet normalt omkring 0,3, medan Poisson-förhållandet för glasfiber- 10 15 20 25 30 35 9 506 951 förstärkt harts kan ges som omkring 0,15. Styvheten är således proportionell mot produkten av elasticitetsmodu- len och plåttjockleken.

Uppfinningen har två olika utföringsformer och vid båda utföringsformerna är det material eller de material som användes till skiljevingen (eller skiljevingarna) isotro- piskt i den meningen, att det har samma egenskaper i både maskinriktningen och tvärs maskinriktningen (men inte nödvändigtvis i den vertikala dimensionen). Styvheten hos en skiljevinge, såsom styvheten definieras i samband med denna ansökning, kommer därför att vara densamma i både maskinriktningen och tvärs maskinriktningen. Ett sätt att öka styvheten är att öka tjockleken på vingen(-arna). Vid den nedströms belägna änden av vingen(-arna) måste emel- lertid tjockleken på vingen(-arna) vara liten, företrä- desvis mindre än 0,7 mm och företrädesvis omkring 0,5 mm för att uppnå en god skiktrenhet. Uppfinnarna har emel- lertid funnit, att det är tillräckligt att en uppströms belägen del av skiljevingen(-arna) är av hög styvhet och att om endast den nedströms belägna änden av skilje- vingen(-arna) är av en mindre styvhet kommer den relativt låga styvheten hos den nedströms belägna änden av skilje- vingen(-arna) inte att kunna medföra någon signifikant minskning av den goda täckningen hos fiberbanan. Det skall noteras att vid båda utföringsformerna av uppfin- ningen är materialet eller materialen som användes för skiljevingen (eller -vingarna) isotropiskt i den meningen att det har samma egenskaper i både maskinriktningen och tvärs maskinriktningen. Av denna anledning kommer styv- heten vid ett givet ställe längs längden av en skilje- vinge, såsom styvhet definieras i samband med denna ansökning, att vara densamma i både maskinriktningen och tvärs maskinriktningen.

Vid provningar som genomförts av uppfinnarna har olika skiljevingar jämförts med ett l mm tjockt referensark av 506 931 10 15 20 25 30 35 lO ett polykarbonatmaterial som har en elasticitetsmodul av omkring 2100 MPa. Poisson-förhållandet hos materialet som användes till referensarket var omkring 0,3. Styvheten hos referensarket, såsom styvhet definieras i samband med denna patentansökning, är densamma från den uppströms belägna änden till den nedströms belägna änden och kan beräknas som att den är 2100 MPa * (0,00l m)3/l2(1 - 0,32) = 0,2 Nm.

De provningar som genomförts av uppfinnarna visade att när det l mm tjocka referensarket användes som en skilje- vinge, hade den formade fiberbanan otillräcklig täckning.

Uppfinnarna fann emellertid, att tillfredsställande resultat med avseende på täckning kan uppnås, när skilje- vingen(-arna) har en styvhet tvärs maskinriktningen som för minst 7/10 (70%) av dess längd är minst 35 gånger större än styvheten hos ett l mm tjockt referensark av ett polykarbonatmaterial som har en elasticitetsmodul av omkring 2100 MPa. Vingarna som visade sig ge tillfreds- ställande resultat med avseende på täckning hos den for- made fiberbanan hade en genomsnittlig styvhet som var minst 180 gånger högre än styvheten hos referensarket.

Uttrycket “genomsnittlig styvhet" skall här förstås som det styvhetsvärde som erhålles genom att välja minst ll punkter på skiljevingen jämnt fördelade på avstånd från varandra i maskinriktningen och addera styvhetsvärdena för de olika punkterna och dividera resultatet med antalet punkter. Uttrycket "för minst 7/10 av dess längd....35 gånger större än ett l mm tjockt referensark av ett material som har en elasticitetsmodul av omkring 2100 MPa" skall här förstås som att det betyder att styv- heten vid den uppströms belägna änden av skiljevingen (-arna) är mycket högre än ett l mm tjockt ark av ett polykarbonatmaterial, som har en elasticitetsmodul av omkring 2100 MPa och att styvheten gradvis minskar mot den nedströms belägna änden av skiljevingen(-arna), men 10 15 20 25 30 35 11 506 931 att för minst 7/10 (70%) av dess längd har vingen(-arna) en styvhet av minst 35 gånger större än ett 1 mm tjockt referensark av ett polykarbonatmaterial som har en elas- ticitetsmodul av omkring 2100 MPa så att inte mer än 3/10 av skiljevingen vid den nedströms belägna änden av skil- jevingen har en styvhet mindre än 35 gånger den för ett 1 mm tjockt referensark av ett polykarbonatmaterial, som har en elasticitetsmodul av omkring 2100 MPa.

Vid den första och föredragna utföringsformen av uppfin- ningen användes en skiljevinge (eller skiljevingar) som är avsmalnande så att dess tjocklek minskar linjärt från dess uppströms belägna ände till dess nedströms belägna ände. Det material som användes för denna vinge är före- trädesvis en isotropisk glasfiberförstärkt epoxyharts som har en elasticitetsmodul av 25000 MPa. Vid roten (den uppströms belägna änden) kan denna vinge ha en tjocklek av 3,8 mm. Tjockleken minskar gradvis mot spetsen (den nedströms belägna änden av vingen), där tjockleken är omkring 0,5 mm. För det material som väljes är Poisson-förhållandet 0,15. Styvheten vid den uppströms belägna änden av denna vinge är, såsom styvhet definieras i samband med denna ansökning (S = Eh3/12(1-V2), 25000 MPa * (0,0038 m)3/12(1 - 0,152) = 117,2 Nm. I rikt- ning mot den nedströms belägna änden av skiljevingen minskar styvheten gradvis, men för 7/10 (70%) av längden av skiljevingen är styvheten minst 7 Nm och således minst 35 gånger högre än styvheten hos det 1 mm tjocka refe- rensarket. Medelstyvheten i detta fall är omkring 36 Nm och således minst 180 gånger högre än styvheten hos det 1 mm tjocka referensarket. Detta val av styvhetsvärde för skiljevingen(-arna) bidrager på ett signifikant sätt till uppnåendet av en god täckning av den därefter formade fiberbanan.

Vid den utföringsform av uppfinningen, där skiljevingen 506 931 10 15 20 25 30 35 12 (-arna) är sammansatt av två separata sektioner har den uppströms belägna sektionen en i huvudsak konstant styv- het hela vägen från den uppströms belägna änden av vingen (-arna) till den punkt där den nedströms belägna sektio- nen av skiljevingen(-arna) är fäst vid den uppströms belägna sektionen. Den nedströms belägna sektionen har då en gradvis minskande styvhet. Den uppströms belägna sek- tionen med konstant tjocklek kan vara av stål och ha en elasticitetsmodul av 203000 MPa och en tjocklek av omkring 12 mm. Poisson-förhållandet (V) är i detta fall omkring 0,3. Längden på den uppströms belägna stålsek- tionen kan vara runt 500 mm. Styvheten hos denna sektion, såsom styvhet definieras i samband med denna patentansök- ning, kan således beräknas enligt formeln S = E*h3/l2(l-V2), som ger 32123 Nm. Den nedströms belägna sektionen har en linjärt minskande tjocklek, som går från 3,8 mm vid dess uppströms belägna ände till omkring 0,5 mm vid dess nedströms belägna ände. Det mate- rial som väljes för den nedströms belägna sektionen är glasfiberförstärkt epoxyharts som har en elasticitets- modul av 25000 MPa och Poisson-förhållandet (V) är omkring 0,3. Längden av den nedströms belägna sektionen kan vara runt 330 mm, vilket ger skiljevingen en total längd av 830 mm. Styvheten hos den uppströms belägna änden av den nedströms belägna sektionen, såsom styvhet definieras i samband med denna patentansökning, kan beräknas till ett värde av ll7,2 Nm. För minst 7/10 av dess längd är styvheten hos denna skiljevinge minst 57 Nm och därför mer än 280 gånger styvare än det 1 mm tjocka referensarket. Medelstyvheten är omkring 20449 Nm och därför mycket mer än 180 gånger högre än styvheten hos referensarket. Vid denna utföringsform av uppfinningen bidrager även det maskinbreda steget vid övergången mellan den uppströms belägna sektionen av skiljevingen (-arna) och den nedströms belägna sektionen av vingen (-arna) till uppnåendet av god täckning. 10 15 20 25 30 35 lg 506 951 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Figur 1 är en tvärsnittsvy av en inloppslåda enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 2 är en genomskärningsvy liknande figur l som när- mare visar delar av en inloppslåda enligt en andra utfö- ringsform av uppfinningen.

Figur 3 är en tvärsnittsvy av en flerskiktad fiberbana som har god skiktrenhet och god täckning.

Figur 4 är en tvärsnittsvy av en flerskiktad fiberbana som har en dålig skiktrenhet.

Figur 5 är en tvärsnittsvy av en flerskiktad bana som har god skiktrenhet men dålig täckning.

Figur 6 visar en jämförande studie av styvheten hos två olika skiljevingar i jämförelse med ett l mm tjockt refe- rensark av ett material som har en elasticitetsmodul av omkring 2100 MPa.

Figur 7 är en tvärsnittsvy som visar en skiljevinge enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen.

Figur 8 är en tvärsnittsvy som visar en skiljevinge enligt en andra utföringsform av uppfinningen.

Figur 9 är en genomskärningsvy liknande figur 1 som när- mare visar vissa delar av inloppskammaren.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Med hänvisning till figur 1 visas däri en inloppslåda 1.

Inloppslàdan har en inloppskammare 2, som begränsas av en toppvägg 3 och en bottenvägg 4 och ett par sidoväggar (ej visade). Inloppskammaren har ett uppströms beläget inlopp 5 och ett nedströms beläget utlopp 6, och under drift kommer mälden att passera från inloppet 5 till utloppet 6 så att inloppskammaren kan beskrivas som att den har en avsedd rak huvudflödesriktning från det uppströms belägna inloppet 5 till det nedströms belägna utloppet 6. Upp- ströms om inloppskammaren i mäldens avsedda strömnings- riktning finns en rörgrupp 18. Rörgruppen 18 omfattar flera sektioner 7, 8, 9 av rör som är vertikalt åtskilda från varandra. Varje rörgruppsektion i rörgruppen omfat- 506 951 1, 10 15 20 25 30 35 tar ett flertal raka rör 10, 11, 12, 13, 14, 15, och rören i varje rörgruppsektion är anordnade i separata vertikalt åtskilda rader, vilka sträcker sig tvärs maskinriktningen. Varje rör har en uppströms belägen inloppsände 16, genom vilken mäld är avsedd att komma in i röret, och en nedströms belägen utloppsände 17, genom vilken mälden är avsedd att föras in i inloppskammaren vid inloppet eller inloppsänden 5 hos inloppskammaren 2.

Rörgruppen 18 med dess rör bildar således en passage genom vilken mäld är avsedd att passera från den upp- Ströms belägna inloppsänden hos rören till inloppet av inloppskammaren 2 och in i inloppskammaren 2. Passagen, som bildas av rörgruppen 18, har en rak huvudströmnings- riktning, som sammanfaller med den raka huvudströmnings- riktningen för mälden i inloppskammaren eller med andra ord, när mälden lämnar rörgruppen 18 och kommer in i inloppskammaren 2 kommer mälden inte att ändra sin ström- ningsriktning (mäldflödet kommer givetvis att konvergera, men huvudströmningsriktningen kommer att förbli oföränd- rad). Mälden kommer således att strömma i en och samma huvudströmningsriktning hela vägen från den uppströms belägna inloppsänden hos rören i rörgruppen till det ned- ströms belägna utloppet hos munstyckskammaren. Uppfin- narna har funnit att det raka flödet av mäld hela vägen genom rörgruppen och munstyckskammaren bidrager till en god täckning av fiberbanan och därigenom även till en större likformighet av skiktrenheten så att den bildade fiberbanan kommer att ha ett tvärsnitt liknande det som visas i figur 3. I figur 3 visas ett tvärsnitt av en 3-skiktad pappersbana, där topp- och bottenskikten (visade vita) kan bestå av korta fibrer, medan mittskik- tet (visat grått) kan bestå av långa fibrer. Om mälden i stället tvingas att ändra sin rörelseriktning, då den kommer in i munstyckskammaren, kommer detta att tendera till att resultera i en fiberbana med sämre täckning så att den bildade fiberbanan kommer att ha ett tvärsnitt liknande det som visas i figur 5. Såsom framgår av 10 15 20 25 30 35 ls 506 931 figur 5 är skikten väl åtskilda, men varje skikt har inte en jämn ytvikt. Figur 4 visar ett tvärsnitt av en pap- persbana, där skikten är blandade med varandra så att skiktrenheten är dålig.

Vid inloppet av munstyckskammaren 2 är inloppslådan för- sedd med avlånga lister 19, som sträcker sig tvärs maskinriktningen och som är belägna mellan de vertikalt åtskilda raderna av rör i rörgruppen för att förbinda rörraderna med varandra. De avlånga listerna 19 gör det möjligt att sätta fast maskinbreda skiljevingar 20, 21, som uppdelar munstyckskammaren i separata kanaler för framställning av en flerskiktad fiberbana. I figur 1 visas två skiljevingar, men det skall förstås, att upp- finningen lika väl skulle kunna vara applicerbar på en inloppslåda som har endast en skiljevinge eller eventu- ellt tre skiljevingar. Skiljevingarna 20, 21 sträcker sig i den avsedda flödesriktningen hos mälden, och varje maskinbred skiljevinge 20, 21 har en uppströms belägen ände 22 och en nedströms belägen ände 23, varvid den upp- ströms belägna änden av varje skiljevinge är fastsatt vid en av de avlånga listerna som är placerade mellan de ver- tikalt åtskilda raderna av rör i rörgruppen 18.

Enligt uppfinningen ges skiljevingarna en styvhet, som i genomsnitt är minst 36 Nm och som på en del av skilje- vingen, som sträcker sig från den uppströms belägna änden av skiljevingen till åtminstone 7/10 (70%) av skilje- vingens längd, har en styvhet som är minst 7 Nm. Skilje- vingarna kommer därigenom att ha en styvhet som i genom- snitt är minst 180 gånger större än ett 1 mm tjockt refe- rensark av ett polykarbonatmaterial som har en elastici- tetsmodul av 2100 MPa och som på en del av skiljevingen, som sträcker sig från den uppströms belägna änden av skiljevingen till åtminstone 7/10 av skiljevingens längd, har en styvhet tvärs maskinriktningen som är minst 35 gånger större än styvheten hos ett l mm tjockt referens- 2506 951 10 15 20 25 30 35 16 ark av ett polykarbonatmaterial som har en elasticitets- modul av 2100 MPa.

Vid den föredragna utföringsformen av uppfinningen är varje skiljevinge tillverkad av glasfiberförstärkt epoxy- harts, som har en elasticitetsmodul av omkring 25000 MPa och har en tjocklek som är beräknad att ge en genomsnitt- lig styvhet hos skiljevingen tvärs maskinriktningen som är minst 180 gånger högre än styvheten hos ett 1 mm tjockt referensark av ett polykarbonatmaterial som har en elasticitetsmodul av 2100 MPa och en styvhet, som från den uppströms belägna änden av skiljevingen längs minst 7/10 (70%) av skiljevingens längd, är minst 35 gånger större än styvheten hos ett l mm tjockt referensark av ett polykarbonatmaterial som har en elasticitetsmodul av 2100 MPa.

Med hänvisning till figur 6 åskådliggöres däri en jäm- förande styvhetsstudie mellan ett l mm tjockt referensark av ett polykarbonatmaterial, som har en elasticitetsmodul av 2100 MPa, och två olika skiljevingar i enlighet med föreliggande uppfinning. I figur 6 anger kurvan 1 (som referens) styvheten hos ett 1 mm tjockt referensark av ett polykarbonatmaterial, som har en elasticitetsmodul av 2100 MPa, medan kurvan 2 anger styvheten hos en avsmal- nande skiljevinge av glasfiberförstärkt epoxyharts enligt den föredragna utföringsformen av föreliggande uppfinning i jämförelse med den hos det l mm tjocka referensarket.

Medelvärdet av styvheten är i detta fall omkring 36,2 Nm och således omkring 181 gånger högre än referensvärdet hos det 1 mm tjocka referensarket av ett polykarbonat- material som har en elasticitetsmodul av 2100 MPa och har för 7/10 av vingens längd en styvhet av minst 7,1 Nm och således 35,5 gånger högre än styvheten hos ett 1 mm tjockt referensark av ett polykarbonatmaterial, som har en elasticitetsmodul av 2100 MPa. Vid denna utföringsform av uppfinningen har skiljevingen en tjocklek vid sin upp- 10 15 20 25 30 35 17 506 931 ströms belägna ände av ungefärligen 3,8 mm. Tjockleken minskar linjärt mot den nedströms belägna änden av varje skiljevinge, vars längd kan vara i storleksordningen 800 - 850 mm (uppfinnarna räknar med att 830 mm är ett lämpligt val av skiljevingens längd) och vid den ned- ströms belägna änden av vingen är tjockleken i storleks- ordningen ungefärligen 0,5 mm. Uppfinnarna har funnit, att för att uppnå en god skiktrenhet bör tjockleken hos vingarna inte överstiga 0,7 mm vid den nedströms belägna änden av skiljevingarna. Uppfinnarna räknar med att tjockleken vid den nedströms belägna änden kan vara runt 0,5 mm och att variationen i tjockleken inte bör vara större än 0,05 mm. Tjockleken väljes för att vara lägre än 0,7 mm för att uppnå en god skiktrenhet. För att säkerställa att livslängden av vingarna inte blir orim- ligt kort föredrages en tjocklek av omkring 0,5 mm. Vad beträffar täckningen föredrages det att tjockleksvaria- tionen inte är större än 0,05 mm. Det material som använ- des för skiljevingarna är isotropiskt i den meningen, att det har samma mekaniska egenskaper i både maskinriktning- en och tvärs maskinriktningen. Det skall noteras att de mekaniska egenskaperna i den vertikala dimensionen inte nödvändigtvis är desamma som i maskinriktningen och tvärs maskinriktningen. Det material som användes är därför inte nödvändigtvis isotropiskt i den meningen att det har samma mekaniska egenskaper i alla riktningar.

Med hänvisning till figur 2 och figur 8 visas däri en andra utföringsform av uppfinningen. Vid denna utförings- form av uppfinningen är varje skiljevinge sammansatt av en maskinbred uppströms belägen sektion 31 och en maskin- bred nedströms belägen sektion. Den uppströms belägna sektionen 31 har en uppströms belägen ände, som är den- samma som den uppströms belägna änden av själva skilje- vingen, och en nedströms belägen ände 33, vid vilken den nedströms belägna sektionen 29 är fixerad. Den uppströms belägna sektionen består av en stålplåt av konstant 506 931 N 10 15 20 25 30 35 tjocklek, medan den nedströms belägna sektionen 29 är tillverkad av glasfiberförstärkt epoxyharts. Stàlplàten har en elasticitetsmodul av 203000 MPa och dess tjocklek är 12 mm. Styvheten hos den uppströms belägna sektionen, sásom styvhet definieras i samband med denna ansökning, kan således beräknas som att den är 32123 Nm och därför 160615 gånger högre än styvheten hos det l mm tjocka referensarket. Den nedströms belägna sektionen har en uppströms belägen ände 30 och en nedströms belägen ände 23, vilken är gemensam med den nedströms belägna änden av själva skiljevingen. Den uppströms belägna änden 30 av den nedströms belägna sektionen 29 är fixerad vid den nedströms belägna änden 33 hos en tillhörande uppströms belägen sektion. Den nedströms belägna sektionen har vid sin uppströms belägna ände en tjocklek, som är mindre än tjockleken hos den nedströms belägna änden av den upp- ströms belägna sektionen så att det vid övergången mellan den uppströms belägna sektionen och den nedströms belägna sektionen finns ett maskinbrett steg 32. Den maskinbreda nedströms belägna sektionen avsmalnar på ett sådant sätt att dess tjocklek minskar linjärt i mäldens flödesrikt- ning och är företrädesvis tillverkad av glasfiberför- stärkt epoxyharts som har en elasticitetsmodul av 25000 MPa. Den nedströms belägna sektionen 29 har vid sin uppströms belägna ände en tjocklek av 3,8 mm och styv- heten vid den uppströms belägna änden kan beräknas som att den är omkring 117 Nm såsom styvhet definieras i sam- band med denna patentansökning. För att uppnå en god skiktrenhet hos fiberbanan görs tjockleken på den ned- ströms belägna sektionen mindre än 0,7 mm vid den ned- ströms belägna änden av den nedströms belägna sektionen.

Tjockleken vid den nedströms belägna änden av den ned- ströms belägna sektionen kan vara 0,5 mm med en maximal variation av 0,05 mm så att tjockleken ligger inom områ- det 0,45 mm - 0,55 mm. För god skiktrenhet göres ytjämn- heten eller Ra-värdet pà den nedströms belägna sektionen mindre än 0,4 pm. 10 15 20 25 30 35 506 951 19 Med hänvisning till figur 6 visar kurvan 3 styvheten hos en skiljevinge enligt den andra utföringsformen av upp- finningen i jämförelse med styvheten hos ett 1 mm tjockt referensark av ett polykarbonatmaterial som har en elas- ticitetsmodul av 2100 MPa. Såsom framgår av figur 3 har skiljevingen, som består av en uppströms belägen sektion med konstant tjocklek och en nedströms belägen avsmal- nande sektion, en konstant styvhet längs en första del av sin längd (den uppströms belägna sektionen, som har en konstant tjocklek). Vid övergången mellan den uppströms belägna sektionen och den nedströms belägna sektionen finns en omedelbar minskning av styvheten hos skilje- vingen, och såsom framgår av figur 6 har den avsmalnande nedströms belägna sektionen en gradvis minskande styvhet mot sin nedströms belägna ände. Medelstyvheten hos denna vinge kommer att vara avsevärt högre än 180 gånger styv- heten hos ett l mm tjockt referensark av ett polykarbo- natmaterial som har en elasticitetsmodul av 2100 MPa. I själva verket kommer den genomsnittliga styvheten hos denna skiljevinge, såsom styvhet definieras i samband med denna patentansökning, att vara 20449 Nm. Längs minst 7/10 av vingens längd kommer styvheten att vara högre än 57,1 Nm och därför mer än 280 gånger högre än styvheten hos det 1 mm tjocka referensarket av ett polykarbonat- material som har en elasticitetsmodul av 2100 MPa, som har en styvhet av 2,1 Nm.

Vid båda utföringsformerna av uppfinningen är inlopps- lådans munstyckskammare 2 vidare försedd med ett flertal maskinbreda turbulensalstrande element 25, 26, 27 såsom framgår av figur 9. Varje turbulensalstrande element är beläget i en av de separata flödeskanalerna som bildas antingen mellan toppväggen 3 och en skiljevinge 20, 21, mellan två skiljevingar 20, 21 eller mellan en skilje- vinge 20, 21 och bottenväggen 4. vardera av de maskin- breda turbulensalstrande elementen sträcker sig i mäldens sne 931 20 10 flödesriktning och varje turbulensalstrande element har en uppströms belägen ände 34 och en nedströms belägen ände 28. Den uppströms belägna änden 34 av varje turbu- lensalstrande element 25, 26, 27 är belägen mellan tvâ vertikalt åtskilda rader av rör i rörgruppen och fixerad mellan nämnda rader.

Uppfinningen uppnår, att en flerskiktad fiberbana kan framställas som har en god skiktrenhet och en god täck- ning som säkerställer, att även skiktrenheten kommer att vara jämn. Dessutom kommer fiberbanan att ha likformiga hållfasthetsegenskaper tvärs banan.

Claims (6)

1. 0 15 20 25 30 35 l. 21 506 951 PATENTKRAV Flerskiktsinloppslàda (1) för en pappersmaskin, omfattande: a) en munstyckskammare (2), som har ett uppströms beläget inlopp (5), där mäld är avsedd att komma in i munstyckskammaren (2), och ett nedströms beläget utlopp (6), genom vilket mälden är avsedd att passera från munstyckskammaren (2) till ett efterföljande formningsparti av pappersmaskinen, vilken munstyckskammare (2) har en rak huvudriktning hos flödet av mälden frän inloppet (5) av munstyckskammaren (2) till utloppet (6) av munstyckskammaren (2), vilken munstyckskammare(2) dessutom har en toppvägg (3) och en bottenvägg (4), varvid topp- och bottenväggarna (3, 4) konvergerar i den raka huvudriktningen av mäldflödet, en rörgrupp (18), som är belägen uppströms om munstyckskammaren (2) i riktningen av mäldflödet, vilken rörgrupp (18) omfattar ett flertal raka rör (10, 11, 12, 13, 14, 15), och vilka rör (10, 11, 12, 13, 14, 15) är anordnade i separata vertikalt åtskilda rader (7,8,9), vilka rader sträcker sig tvärs maskinriktningen, varvid varje rör har en uppströms belägen inloppsânde (16), in i vilken mäld är avsedd att komma in i röret (10, 11, 12, 13, 14, 15), och en nedströms belägen utloppsände (17), från vilken mäld är avsedd att föras in i inloppet (5) hos munstyckskammaren (2), vilken rörgrupp (18) bildar en passage, genom vilken mäld är avsedd att passera från den uppströms belägna inloppsänden (16) av rören (10, 11, 12, 13, 14, 15) till inloppet (5) av munstyckskammaren (2), vilken passage har en rak huvudriktning för mäldflödet som sammanfaller med den raka huvudriktningen för mäldflödet i munstycks- kammaren (2) så att mälden hela vägen från den uppströms belägna inloppsänden (16) av rören (10, 506 931 22 10 15 20 25 30 35 11, 12, 13, 14, 15) till det nedströms belägna utloppet (6) av munstyckskammaren (2) kommer att strömma i en och samma raka huvudflödesriktning, i munstyckskammaren (2) minst en maskinbred skiljevinge (20,21), som uppdelar munstyckskammaren (2)för framställning av flerskiktsfiberbanor, vilken minst en skiljevinge (20, 21) sträcker sig i riktningen för mäldflödet och har en tjocklek i den vertikala dimensionen och en uppströms belägen ände (22) och en nedströms belägen ände (23), vilken nämnda minst en skiljevinge (20,21) har från sin uppströms belägna ände (22) till sin nedströms belägna ände (23) en minskande tjocklek i den vertikala dimensionen och vid sin nedströms belägna ände (23) en tjocklek i den vertikala dimensionen, som är mindre än 0,7 mm, och vilken nämnda minst en skiljevinge (20,21) har en styvhet tvärs maskinriktningen, som i genomsnitt är minst 180 gånger större än styvheten hos en 1 mm tjock referensplàt som har en elasticitetsmodul av 2100 MPa och som pà 7/10 av sin längd från sin upp- ströms belägna ände (22) till sin nedströms belägna ände (23) har en styvhet tvärs maskinriktningen som är minst 35 gånger större än styvheten hos en 1 mm tjock referensplát, som har en elasticitetsmodul av 2100 MPa, där styvheten definieras som S = Ehfi/12(1-v2), där S är styvheten hos skiljevingen, E är elastici- tetsmodulen hos skiljevingens material, h är tjock- leken av skiljevingen och v är Poisson-förhållandet för materialet hos skiljevingen (20, 21), ett flertal maskinbreda turbulensalstrande element (25,26,27) i munstyckskammaren (2) vilka sträcker sig i riktningen för mäldflödet, vilka turbulensalstrande element (25, 26, 27) har en uppströms belägen ände (34) och en nedströms belägen ände (28), varvid den uppströms belägna änden(34) 10 15 20 25 30 35 23 5Û6 951 hos varje turbulensalstrande element (25, 26, 27) är belägen mellan de vertikalt åtskilda raderna av rör (7, s, 9) rader (7,8,9). i en rörgrupp och fixerad mellan nämnda

2. Flerskiktsinloppslåda enligt krav 1, vari nämnda minst en maskinbred skiljevinge (20,2l) är framställd av glasfiberförstärkt epoxyharts och avsmalnar hela vägen från sin uppströms belägna ände (22) till sin nedströms belägna ände (23) så att dess tjocklek i den vertikala dimensionen minskar kontinuerligt från sin uppströms belägna ände (22) till sin nedströms belägna ände (23).

3. Flerskiktsinloppslåda (l)enligt krav 1, vari nämnda minst en skiljevinge (20,2l) är uppdelad i en uppströms belägen sektion (31) med konstant tjocklek i den vertikala dimensionen och en nedströms belägen sektion (29), som avsmalnar så att dess tjocklek minskar i riktningen för mäldflödet och där den uppströms belägna sektionen (31) har en uppströms belägen ände (22) och en nedströms belägen ände (33) och den nedströms belägna sektionen (29) har en uppströms belägen ände (30) och en nedströms belägen ände (23) och där den uppströms belägna änden (30) av den nedströms belägna sektionen (29) är fixerad vid den nedströms belägna änden (33) av den uppströms belägna sektionen (31) och där den uppströms belägna änden (30) av den nedströms belägna sektionen (29) har en tjocklek i den vertikala dimensionen som är mindre än tjockleken i den vertikala dimensionen av den uppströms belägna änden sà att vid den punkt där den upp- ströms belägna sektionen (31) är fixerad vid den nedströms belägna sektionen (29) det finns ett maskinbrett steg (32).

4. Flerskiktsinloppslàda enligt krav 2, vari nämnda minst en maskinbred skiljevinge (20,2l) har en ytjämnhet som är mindre än eller lika med 0,4 pm. 506 931 24 10 15 20 25 30 35

5. 'ströms belägna sektionen (29) har en ytjämnhet mindre än Flerskiktsinloppslåda enligt krav 3, där den ned- eller lika med 0,4 pm.

6. Flerskiktsinloppslâda (1) för en pappersmaskin, omfattande: a) b) en munstyckskammare (2), som har ett uppströms beläget inlopp (5), där mäld är avsedd att komma in i munstyckskammaren (2), och ett nedströms beläget utlopp (6), genom vilket mäld är avsedd att passera från munstyckskammaren (2) till ett efterföljande formningsparti hos pappersmaskinen, vilken munstyckskammare (2) har en rak huvudriktning för mäldflödet från inloppet (5) hos munstyckskammaren (2) till utloppet (6) hos munstyckskammaren (2), vilken munstyckskammare (2) dessutom har en toppvägg (3) och en bottenvägg (4), varvid topp- och botten- väggarna (3,4) konvergerar i den raka huvudriktningen av mäldflödet, en rörgrupp (18) som är belägen uppström om munstyckskammaren (2) i riktningen av mäldflödet, vilken rörgrupp (18) omfattar ett flertal raka rör (10, 11, 12, 13, 14, 15) och vilka rör är anordnade i separata vertikalt åtskilda rader (7,8,9), vilka rader (7, 8, 9) sträcker sig tvärs maskinriktningen, varvid varje rör (10, 11, 12, 13, 14, 15) har en uppströms belägen inloppsände (16), in i vilken mäld är avsedd att komma in i röret (10, 11, 12, 13, 14, 15), och en nedströms belägen utloppsände (17), från vilken mäld är avsedd att passera in i inloppet (5) hos munstyckskammaren (2), vilken rörgrupp(18) bildar en passage, genom vilken mäld är avsedd att passera från den uppströms belägna inloppsänden (16) av rören (10, 11, 12, 13, 14, 15) till inloppet hos munstyckskammaren (2), vilken passage har en rak huvudriktning hos flödet av mälden, som sammanfaller 10 15 20 25 30 35 d) 25 506 931 med den raka huvudriktningen av mäldflödet i munstyckskammaren (2) så att mälden hela vägen fràn den uppströms belägna inloppsänden (16) hos rören (10, 11, 12, 13, 14, 15) till det nedströms belägna utloppet (6) hos munstyckskammaren (2) kommer att strömma i en och samma raka huvudflödesriktning, minst en maskinbred skiljevinge (20,2l) i munstyckskammaren (2) som uppdelar munstyckskammaren (2) för framställning av flerskiktsfiberbanor, vilken minst en skiljevinge sträcker sig i riktningen för mäldflödet och har en tjocklek i den vertikala dimensionen och en uppströms belägen ände (22) och en nedströms belägen ände (23), vilken minst en skiljevinge (20,2l) har från sin uppströms belägna ände till sin nedströms belägna ände en minskande tjocklek i den vertikala dimensionen och vid sin nedströms belägna ände en tjocklek i den vertikala dimensionen som är mindre än 0,7 mm och vilken minst en skiljevinge (20,2l) har en styvhet, som i genomsnitt är minst 36 Nm och som för minst 7/10 av sin längd har en styvhet av minst 7 Nm, där styvheten definieras som S = Ehfi/12(1-V2) där S är styvheten hos skiljevingen, E är elastici- tetsmodulen hos skiljevingens material, h är tjock- leken av skiljevingen och v är Poisson-förhållandet för materialet hos skiljevingen, ett flertal maskinbreda turbulensalstrande element (25,26,27) i munstyckskammaren vilka sträcker sig i mäldens flödesriktning, vilka turbulensalstrande element har en uppströms belägen ände (34) och en nedströms belägen ände (28), varvid den uppströms belägna änden hos varje turbulensalstrande element är belägen mellan de vertikalt åtskilda raderna av rör i en rörgrupp och fixerad mellan nämnda rader (7,s,9).