SE515667C2 - Anordning och metod att återvinna energi i en pappersmaskin - Google Patents

Description

- n . . .- 515 667 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ett syfte med uppfinningen är att minimera ovannämnda nackdelar genom att erbjuda en metod och en anordning för återvinning av en väsentlig del av den kinetiska energin i det dränerade bakvattnet i en pappersmaskin. Detta uppnås medelst en metod att åter- vinna energi i en formningssektion i en maskin för tillverkning av papper eller kartong, varvid mälden från en inloppslåda matas in i en fonnningszon i en formningssektion, varvid nämnda formningszon innefattar åtminstone en slingad formeringsbeklädnad som böjer sig längs en konvex yta på ett stödelement, och varvid vatten dräneras från mälden genom nämnda åtminstone en formeringsbeklädnad i formningszonen för att forma en pappers- eller kartongbana, varvid det vatten som passerar genom nämnda åtminstone en beklädnad kastas ut från formningszonen och har kinetisk energi, kånnetecknad av placerandet av en rörlig komponent i det vatten som kastas ut från formningszonen i syfte att förmå vattnet att flytta komponenten och därigenom återvinna del av den kinetiska energin genom att koppla nämnda återvunna energi för att driva en annan anordning eller enhet, t ex en elektrisk generator.

Medelst uppfinningen kan förvånansvärt stora mängder energi återvinnas från den kinetiska energin i det vatten som tas ut från mälden under avvattriingsförfarandet i samband med forrrmingen av banan. Kalkyler visar att för en tissuemaskin med dubbla viror med en inloppslåda som är 6 m bred och en maskinhastighet på 1800 min/min kan upp till 800 kW återvinnas, vilket innebär en besparing på ca 2 MSEIUår. Efiersom investeringskostnaderna är relativt måttliga, kan avskrivningstiden göras mycket kort beroende på elpriset.

Ytterligare föredragna aspekter på uppfinningen definieras av - anordnandet av en turbin, företrädesvis en reaktionsturbin, för användning som den rörliga komponenten och montering av turbinen så att den roteras av det vatten som har passerat genom närnnda åtminstone en formeringsbeklädnad, - anordnandet av två slingade formeringsbeklädnader i ett forrrmingsarrangemang med dubbla viror, varvid nämnda två slingade formeringsbeklädnader kröker sig längs den konvexa ytan på stödelementet och definierar en konvergerande formningszon, dränering av vatten från mälden genom åtminstone den yttre av de båda beklädna- derna i formningszonen i förhållande till stödelementets konvexa yta för att forma en pappers- eller kartongbana (VV) och montering av den rörliga komponenten inuti slingan på nämnda yttre formeringsbeklädnad. - uppbärande av de båda formeringsbeklädnaderna på en roterbar forrnningsvals, varvid nämnda vals är inkluderad i stödelementet, 515 667 - uppbärande av de båda fonneringsbeklädnaderna på en formningssko med en konvex stödyta för att stödja beklädnadema, varvid nämnda sko är inkluderad i stöd- elementet, - uppbärande av två formeringsbeklädnader på en krökt serie avvattningsblad skilda från varandra i maskinriktningen, varvid nämnda blad är inkluderade i stödelementet och dess konvexa stödyta, - åtminstone en styrplatta som leder det rörliga vattnet in i turbinen," - det vatten som rör sig i en krökt bana längs huvuddelen av nämnda styrplatta, - att radien GU.) på en huvuddel av nämnda krökta bana är huvudsakligen konstant och större än forrnningsvalsens radie (RI) men mindre än 120 % av Rl, dvs Rl x 1,2, - att styrplattans vinkelutsträckning (y) täcker mellan 20-90° av formningsvalsens omkrets, - att forrnningsvalsen är en vakuumvals med perforeringar i ytan och att styrplattans vinkelutsträckning är mellan 20-50°, företrädesvis 25-40°, - att forinningsvalsen har en ogenomtränglig yta och att styrplattans vinkelutsträckning y är mellan 40 och 80°, företrädesvis 50-7 0°, - att hastigheten på banan (W) är större än 1000 m/min, företrädesvis mer än 1500 m/min, mer föredraget mer än 1800 m/min, - att åtminstone 0,2 m3/sek/m pressas ut genom nämnda vira, företrädesvis åtminstone 0,3 m3/sek och mer föredraget åtminstone 0,4 m3, och - användning av en elektrisk generator för att omvandla nämnda kinetiska energi till elektrisk energi, företrädesvis genom att leverera nämnda elektriska energi till en pump och mer föredraget till en mäldpump.

Uppfinningen hänför sig också till en anordning i en maskin för tillverkning av papper eller kartong för genomförande av metoden enligt krav 1, vilken anordning innefattar en inloppslåda för att mata en mäld, en formningssektion, innefattande åtminstone en slingad formeringsbeklädnad och ett stödelement med en konvex yta, varvid nämnda beklädnad löper omkring nänmda konvexa yta på nämnda stödelement i syfte att definiera en formningszon, varvid en pappers- eller kartongbana formas, varvid mälden matas av nämnda inloppslåda till nämnda formningszon och varvid vatten dräneras från mälden genom nämnda åtminstone en formeringsbeklädnad i formningszonen för att forma pappers- eller kartongbanan, varvid det vatten som passerar genom nämnda åtminstone en beklädnad kastas ut från formningszonen och har kinetisk energi, kännetecknad av att en rörlig komponent är anordnad intill nämnda formningszon för att återvinna åtminstone något av den kinetiska energin i det vatten som dräneras från mälden, varigenom nänmda rörliga komponent omvandlar kinetisk energi till driñ av en annan anordning/enhet.

Enligt ytterligare aspekter på uppfinningen är turbinen av reaktionstyp, företrädesvis en Banki-turbin, finns ett styrorgan for styming av det rörliga vattnet, som kläms ut genom viran, in i turbinen, innefattar nämnda styrorgan en styrplatta, som är placerad nära periferin på form- ningsvalsen, har en huvuddel av nämnda styrplatta en radie R2, som är huvudsakligen konstant och lika med eller större än formningsvalsens radie R1, varvid företrädesvis R1 har nämnda styrplatta en uppströms ände och en nedströms ände och vinkelutsträck- ningen y mellan nämnda ändpunkter 16A, l6B är mellan 20 och 90°, företrädesvis 3o-7o°, är den flexibla beklädnadens vinkelutsträckning ot större än virans vinkelutsträckning ß och styrplattans vinkelutsträckning y är mindre än virans vinkelutsträckning, innefattar nämnda styrorgan en andra styrplatta nedströms nämnda styrplatta, vilken andra styrplatta har en tvärsektionslängd som är väsentligt kortare än styrplattans tvärsektionslängd, är nänmda andra styrplatta krökt och dess krökning är motsatt styrplattans krökning, är turbinens axiella utsträckning huvudsakligen densamma som virans axiella utsträckning, vilken vira företrädesvis har en axiell utsträckning, som är huvud- sakligen densamma som formningsvalsen axiella utsträckning, är turbinens ytterdiameter øT i huvudsak mindre än forrnningsvalsen radie Rl, varvid företrädesvis Rlx0,5< øT är turbinen placerad med sin axel parallellt med formningsvalsens axel och är turbinen och formningsvalsen placerade i ett sådant förhållande att det minsta avståndet mellan turbinens periferi och formningsvalsens periferi är mellan 5 och 700 mm, företrädesvis 20 och 200 mm, är turbinaxeln kopplad till en elektrisk generator, företrädesvis en trefasig synkron.

KORT FIGURBESKRIVN ING Nedan kommer uppfinningen att beskrivas mer i detalj med hänvisning till bifogade ritningar, av vilka Fig. 1 visar en schematisk vy av en anordning enligt uppfinningen, 515 667 Fig. 2 visar en sidovy av väsentliga delar av en foredragen utföringsform enligt uppfinningen, Fig. 3 visar en modifikation av den utföringsform som visas i Fig. 2, Fig. 4 visar en andra modifikation av den utföringsform som visas i Fig. 2, Fig. 5 visar en tredje modifikation av den utföringsform som visas i Fig. 2, Fig. 6 visar en perspektivvy av väsentliga delar av uppfinningen, Fig. 7 visar uppfinningeni samband med en så kallad "C-formare", Fig. 8 visar uppfinningens principer i samband med en så kallad "S-formare", Fig. 9 visar uppfinningens principer i samband med en C-formare med en vakuum- vals, Fig. 10 visar uppfinningens principer i samband med en så kallad vals-bladformare, Fig. ll visar uppfinningens principer i samband med en vals-bladformare i horisontellt läge, Fig. 12 visar i princip detsamma som Fig. 10 men med en vakuumvals som formnings- vals, Fig. 13 visar i princip det samma som Fig. 11 men med en vakuumvals som form- ningsvals, och Fig. 14 visar en alternativ utföringsform att använda uppfinningen med en vals- bladformare.

DETALJERAD BESKRIVNTNG AV UPPFINNINGEN Uppfinningen kan användas tillsammans med alla slag av viraformare, dvs varvid två beklädnader (två viror eller en vira och en filt, exempelvis beroende på behovet av dräneringskapacitet) går ovanpå varandra runt en formningsenhet, t ex en formnings- vals. I Fig. 1 visas en så kallad cresentforrnare som innefattar en inloppslåda 2, en formningsvals 4, en vira 6 och en filt 10. Forrnningsvalsen 4 roterar runt en axel 4A.

Filten 10 går runt formningsvalsen i kontakt med dess ytteryta 4B med en vinkelmässig kontaktutsträckning ot som är något större än 180°. Viran 6 går runt formningsvalsen 4 ovanpå filten 10 med en vinkelmässig kontaktutsträckning ß som är mindre än 1809 Viran 6 pressas mot filten ovanpå formningsvalsens 4 yta 4B medelst en övre ledvals 8A och en nedre ledvals SB. Inloppslådan 2 injekterar mäld 21 genom dess matnings- öppning 22 in i nypet 12, som bildas där viran 6 möter filten 10. Enligt uppfinningen finns en turbin 14 i närheten av formningsvalsens 4 periferi. En styrplatta 16 med en radie R2 som är något större än formningsvalsens 4 radie R1 (se Fig. 2) är placerad på ett avstånd över formningsvalsen 4 mellan nypet 12 och turbinen 14, Styrplattans 16 vinkelutsträckning är ca 35°, och dess uppströms kant 16A är placerad nära nypet 12, medan dess nedströms ände l6B är placerad nära turbinen 14. Nedströms turbinen 14 6 515 667 nära formningsvalsens 4 periferi är en andra styrplatta 17 placerad, bakom och under turbinen 14. Turbinens axel 14A är kopplad till en elektrisk generator 11 (visas schema- tiskt), företrädesvis medelst en transmission (visas ej). Turbinen 14 är av reaktionstyp, företrädesvis en s k Banki-turbin, som också kallas tvärflödesturbin beroende på dess fimktion. Detta slag av turbin är speciellt lämpligt i samband med en anordning enligt uppfinningen, efiersom den är mycket väl lämpad för återvinning av energi från vatten som rör sig med relativt hög hastighet, vilket är fallet enligt uppfinningen. Styrplattan 14 har en konstant krökning R1, som är något större än fornmingsvalsens 4 radie RI, företrädesvis 1,05 x formningsvalsens 4 radie Rl. Styrplattan 16 är placerad så att dess konkava yta 16C, som bildar den bana längs vilken vattnet leds, är placerad ca 20-50 mm över virans 6 yta. Det finns ett bakvattentråg 18.

Funktionen hos anordningen enligt uppfinningen är följande. När filten 10 och viran 6 i formningssektion väl löper med önskad hastighet, t ex 1500 rn/min, injekteras mälden 21 genom inloppslådans 2 läppöppning 22. Mälden matas in i nypet 12 och därefter följer den mellan de båda beklädnaderna 6, 10 runt formningsvalsen 4. I samband härmed pressas en väsentlig del av det vatten som finns i mälden ut genom viran 6 medelst dragpåkänning på viran. Detta resulterar i att vattnet som pressas ut har något högre hastighet än formningsvalsens 4 perifera hastighet. Tester visar att om den perifera hastigheten är 30 m/ sek, kommer hastigheten på vattendropparna att vara ca ,4 rn/sek. För en vals med en ogenomtränglig yta, såsom visas i Fig. 1, sker avvatt- ningen längs ca 60° av en vinkelformad zon som börjar vid nypet 12. Avvattningsflödet är störst under de första 10°, därefter sjunker det något. Dropparna samlas upp på en krökt yta 16C på styrplattan 16, som är formad att skapa så lite turbulens som möjligt, vilket uppnås genom att ha ytan 16C med så små oj ämnheter som möjligt och genom att använda en konstant krökning. Vattnet samlas upp längs styrplattan 16 och leds slut- ligen in i turbinen 14 med optimal flödesriktning för att återvinna så mycket kinetisk energi som möjligt. För en tvärflödesturbin 14 (t ex Banki-turbin) återvinns 80 % av energin under flödet ini turbinen och ca 20 % under flödet ut ur turbinen. Denna tvärflödesfunktion är skälet till varför en Banki-turbin är speciellt lämplig. Nedströms turbinen 14 finns en andra styrplatta 17, som har en motsatt krökning i förhållande till den första styrplattan 16, för att leda en ytterligare mängd vatten in i turbinen 14.

Turbinens 14 rotation, som åstadkoms av vattnet, överförs av dess axel 14A till en transmission (visas ej) och därefter in i en elektrisk generator för att producera elektrisk energi. En transmission är gynnsam i de flesta applikationer för att omvandla turbinens 14 rotationshastighet till en rotationshastighet som är optimal för generatorn 11. Det är 7 t 515 66 uppenbart att olika slag av generatorer kan användas, t ex växelströms- eller likströms- generatorer, beroende på omständigheterna.

Enligt den föredragna utföringsformen levereras den elkrafi som produceras av generatorn 11 till mäldpumparna (visas ej), som matar inloppslådan 2.

Tack vare uppfinningen kan stor mängd energi återvinnas. Med en optimerad anordning kan det totala utbytet bli ca 60 %. Om mäldflödet är ca 0,5 m3/sek och tvärsektions- meter, är den krafi som kan återvinnas för en sex meter bred maskin ca 810 kW. Med ett pris på 0,30 SEK/kW leder detta till en årlig besparing på ca 2 MSEK med 350 dagars drift per år. Med tanke på ytterligare aspekter på uppfinningen, t ex rniljövänlighet, inses att det som uppnås med uppfinningen är förvånansvärt positivt.

Fig. 2 visar en mer detaljerad vy av en utföringsform enligt uppfinningen. Dess grund- principer är exakt samma som för Fig. 1 förutom placeringen av anordningen och användningen av en andra vira i stället för filten 10. I Fig. 2 är inloppslådan 2 placerad under formningsvalsens 4 mitt 4A och injektionsmatningsöppningen 22 är riktad uppåt.

Formningsvalsens radie R1 är 760 mm. Styrplattans 16 radie R2 är konstant och ca 810 mm. Mitten på styrplattans 16 konstanta krökning är förskjuten relativt formnings- valsens mitt 4A, dvs 50 mm över formningsvalsens 4 mitt 4A. Det kortaste avståndet 11 mellan styrplattan och forrnningsvalsens (viran 6) periferi är ca 35 mm. Beroende på den förskjutna placeringen av mitten l6E på styrplattans krökning ökar avståndet konstant uppåt. Avståndet mellan turbinen 14 och formningsvalsens 4 periferi 4B är ca 50 mm. (Normalt bör avståndet vara mellan 10 och 100 mm, företrädesvis mellan 20 och 70 mm.) Den andra styrplattan 17, som är huvudsakligen plan, är placerad med sin kant 17A nära formningsvalsens 4 periferi 4B, t ex ca 10 mm mellan kanten 17A och viran 6. Den andra styrplattans 17 tvärsektionslängd 12 är ca 50 mm. (Styrplattornas bredd är normalt lika, dvs samma som turbinens.) Följaktligen riktar den första styrplattan 16 huvuddelen av det rörliga vattnet in i turbinen 14 med en första riktning anpassad till vinkeln på turbinbladen vid positionen för styrplattans nedströms ände 16B i den positionen.

Riktningen på den andra styrplattans 17 utsträckning är anpassad till den optimala vinkeln på turbinbladen i det läget. Runt turbinen 14 finns ett hus 19. Huset innefattar många delar: en innersta övre del 19A, en yttersta nedre del 19B, en nedersta inre del 19C och en nedersta basdel l9D. De olika delarna är fästa vid varandra medelst flänsar 19F. I bottnen av huset 19 finns flänsar l9E för montering av huset på bakvattentråget 8 515 667 18 i pappersmaskinen. Den översta delen 19A av huset (anordnad nedströms styrplattan 16) är anpassad att omsluta, på en liten sträcka, en stor del av turbinens periferi 14B för att leda vattnet på rätt sätt, vilket kommer att förklaras i samband med Fig. 3. Diametern øT är 500 mm. Turbinens innerdiameter øl är 340 mm.

Fig. 3 visar en utföringsform som liknar Fig. 2 med undantag för att turbinen är placerad längre bort från formningsvalsen 4. Följaktligen har den sista delen av innerytan 16 på styrplattan gjorts plan. Det är viktigt att överföringen från konstant krökning till denna raka del görs på ett jänmt sätt utan bildande av några egenskaper som skapar turbulens.

Den andra styrplattan 17 är också avvikande. För att leda vattnet har den gjorts väsent- ligt längre, så att dess utsträckning 13 är ca 1A av formningsvalsens radie Rl, dvs ca 200 mm. Den andra styrplattan är krökt på motsatt sätt jämfört med den första styrplattan 16.

Linjerna F1-F4 visar olika flödesmönster för det vatten som kommer in i turbinen.

Huvuddelen av vattnet kommer att passera genom turbinen 14 längs flödeslinjen Fi.

Följaktligen återriktas vattnet först och länmar energi till turbinhjulet 14 vid ingången, vilket ger flödeslinjen P1 genom turbinens inre och slutligen trälfar det rörliga vattnet turbinen korsvis, dvs rör sig från insidan utåt och lämnar sin sista kinetiska energi därtill. Det vatten som kommer in i turbinen medelst den andra styrplattan 17 kommer att röra sig genom turbinen längs ett flödesmönster enligt P4. Detta tvärflödesmönster i Bankí-turbinen är speciellt lämpligt för användning i samband med uppfinningen.

IFig. 4 visas ett antal styrplattor 17, l7', 17" nedströms turbinen 14. De olika styr- plattorna är placerade så att de innersta kantema 17A, 17A', 17A" är anordnade på lika avstånd från varandra. Enligt andra aspekter är utföringsformen lika som den som beskrivs i samband med Fig. 2.

I Fig. 5 visar en ytterligare utföringsform som använder sig av många organ för att leda vatten nedströms turbinen. I stället för att använda en enda styrplatta används V- formade element 17 , 21; l7', 23 för att rikta vattnet för de båda första styrorganen. Ett första organ 17, 21 innefattar en styrplatta 17 som i huvudsak är placerad såsom visas i Fig. 4. En ytterligare styrplatta 21 är förenad med den första plattans främre kant 17 A, vilken ytterligare styrplatta 21 är placerad huvudsakligen tangentiellt relativt formnings- valsens 4 periferi. Bakom dess bakre ände 21B bildas en öppning mellan den och den nedströms änden 17'A på den andra styrplattan l7'. På liknande sätt finns en andra, tangentiellt placerad styrplatta 23, som har sin främre ände 23A förenad med den andra styrplattans 17 ' främre ände 17A', så att en andra öppning bildas för att låta vattnet 9 515 667 riktas längs en tredje styrplatta 17" nedströms. Även här kan man se de olika flödes- mönstren (F 1-F4) på det vatten som kommer från de olika styrplattorna.

I Fig. 6 visas en perspektivvy av några väsentliga delar i anordningen enligt upp- finningen, förutom inloppslådan och den elektriska generatorn, som inte visas. Såsom framgår av figuren är bredden på de olika delama 4, 6, 8, 10, 14, 16 huvudsakligen lika.

För dess funktion hänvisas till Fig. 1. Det skall noteras att turbinen, de täckande delarna 19A, l9B och styrplattan 16 inte visas i sina arbetslagen. Såsom kan ses är turbinen 14 indelad i sektioner medelst ringformade stödplattor l4E, 14F, l4G, så att varje sektion är ca l-l,8 m bred.

Nedan kommer uppfinningen att beskrivas när den är anordnad i olika positioner relativt några kända typer av formare.

I Fig. 7 visas en C-forrnare (liksom i Fig. 1), varvid inloppslådan 2 är placerad under forrnningsvalsen 4. Följaktligen bildas banan W under en uppåtgående rörelse runt formningsvalsen 4. De yttre delarna 6, 10, 8, 14, 16, 17 enligt uppfinningen är anordnade på motsvarande sätt, dvs styrplattan 16 är placerad under turbinen 14 (men uppströms dennai Fig. 1). Även i Fig. 7 (liksom i Fig. 1) har formningsvalsen 4 en ogenomtränglig yta.

I Fig. 8 visas också en ogenomtränglig formningsvals 4 men av den så kallade S- formartypen. Enligt en S-formare rör sig viran runt en av ledvalsarna 8A och därefier igen runt en tredje ledvals 8C. Viran 6 styrs huvudsakligen enligt samma principer som i C-formaren, dvs runt två ledvalsar 8A, SB, som tvingar den mot formningsvalsen 4.

Anordnandet av de andra delarna 14, 16, 17 enligt denna utföringsform är i princip detsamma som beskrivits ovan.

I Fig. 9 visas en C-formare med en vakuumvals som formningsvals 4. Följaktligen kan styrplattan 16 ha ungefär halva den vinklade utsträckningen y som om formningsvalsen 4 har en ogenomtränglig yta, t ex ca 25-40°. Dessutom visas att en andra turbin 14' är anordnad på motsatta sida jämfört med den första turbinens 14 läge. Det har visat sig att i samband med vakuumvalsen 4 dräneras ca 60 % av vattnet i den första delen, dvs i det område där styrplattan är belägen. Resterande mängd, dvs 40 %, dräneras efter valsens vakuumsektion. Valsens 4 vakuumsektion börjat strax framför nypet 12 och sträcker sig något nedströms (samma riktning som formningsvalsens rotationsriktning) det läge där viran 10 tappar kontakten med fonnningsvalsens 4 yta. Följaktligen lämnar vattnet, som ~ ~ n. . . ' 'ß v 1 I ' - - - . . . . . , .i , I - v - ~ . . 515 667 sugits in i viran och forrnningsvalsen 4, dessa i detta läge och dess kinetiska energi återvinns i den andra turbinen 14 på samma sätt som i samband med den första turbinen 14. Således finns det en första styrplatta 16' och en andra styrplatta 17' för styrning av resterande mängd vatten in i denna andra turbin l4'. 1 Fig. 10 visas en vals-bladformare med en anordning enligt uppfinningen. I vals- bladformaren rör sig virorna 6 och 10 tillsammans med banan W däremellan, först över formningsvalsen 4, därefter över en bladformare 5 och därefter över en vakuumvals 3, varefier viran 6 och banan W skiljs från viran 10, som rör sig runt en andra ledvals 8A.

Principerna for användningen av de energiåtervinnande delarna 14, 16, 17, 19 enligt denna utföringsfonn är i huvudsak desamma som beskrivits ovan. Alternativt kan formningsvalsen 4 ersättas med en bladformare (visas ej).

IFig. 11 visas i huvudsak samma anordning som i Fig. 10 förutom den skillnaden att vals-bladformaren har förskjutits ca 90°.

IFig. 12 visas en vals-bladformare som är placerad på samma sätt som visas i Fig. 10. 1 stället för vad som visas i Fig. 10 används en vakuumvals som formningsvals 4. Två energiåtervinningsenheter 14, 16; l4', 16' används för att återvinna energi från det dränerade vattnet, huvudsakligen på samma sätt som beskrivits i samband med Fig. 9.

Fig. 13 är samma som Fig. 12 men vals-bladformaren är anordnad med en förskjutning på 90°.

Fig. 14 visar också in princip det samma som Fig. 12 men med vals-bladformaren förskjuten 180°.

Uppfinningen är inte begränsad till de utföringsfonner som beskrivits ovan utan kan varieras inom ramen för bifogade krav. Exempelvis är det uppenbart för en fackman inom området att andra slag av återvinningsorgan än en Banki-turbin kan användas, t ex andra typer av turbiner eller till och med ett organ som arbetar enligt principerna med en ändlös kedjetransportör. Vidare är det uppenbart att den återvunna energin kan användas för att direkt driva en annan enhet/maskin, t ex for att driva en pump via en lämplig transmission. För fackmannen inom området är det också klart att uppfinningen kan användas tillsammans med en forrnningsvals och en enkelviraformare, formning med olika typer av virastöd. I detta fall pressas emellertid inte vattnet ut genom formeringsbeklädnaden utan dräneras därigenom medelst tyngdkrafi eller medelst en --.... . -...., - -. ., . . . , .. , 11 - .. - .. 515 667 vakuurrilåda, såsom är i och för sig känt. I syfte att återvinna den kinetiska energin måste sidorna på vakuumlådan anpassas till rörelseriktningen på det vatten som lämnar formeringsbeklädnaden, så att det pâ ett optimalt sätt styrs till en turbin eller något annat organ som är anordnat att mottaga det styrda vattnet på ett optimalt sätt, huvudsakligen på samma sätt som beskrivits ovan i samband med styrplattan. Vidare kan principerna för uppfinningen också användas tillsammans med en avvattningssektion, varvid vattenflödet riktas mot pappersmaskinens sidor, där turbiner är placerade för att återvinna energin enligt uppfinningens principer, såsom beskrivits ovan. Den senare utföringsformen är normalt inte att föredra eftersom det rörliga vattnet måste ledas en lång sträcka från formningsvalsen till den position där dess kinetiska energi återvinns.

Tester har visat att den kinetiska energin minskar exponentiellt i förhållande till den sträcka som vattnet måste strömma längs styrplattan innan det kommer in i turbinen.

Följaktligen är det att föredra att ha turbinen placerad intill formningsvalsen såsom beskrivits i samband med de utföringsformer som visas i figurerna. dessutom är det uppenbart för en fackman inom området att en filt 10 i många installationer kan ersättas med en vira och vice versa. Slutligen är det tydligt för en fackman att uppfinningen kan användas tillsammans med dubbelviraformare, som inte använder någon vals i formningszonen, t ex tillsammans med en formare som beskrivs i US 4,308,097, US 4,416,73o eller Us 5353544.

Claims (33)

10 15 20 25 30 35 12 515 667 PATENTKRAV

1. l. Metod att återvinna energi i en formningssektion på en maskin för tillverkning av papper eller kartong, varvid mäld från en inloppslåda (2) matas in i en formningszon i en forrnningssektion, varvid formningszonen innefattar åtminstone en slingad forme- ringsbeklädnad (6, 10), som böjer sig längs en konvex yta på ett stödelement, och vatten dräneras från mälden (21) genom nämnda åtminstone en formeringsbeklädnad (6, 10) i formningszonen för att forma en pappers- eller kartongbana (W), varvid det vatten som passerar genom nänmda åtminstone en beklädnad (6, 10) kastas ut från formningszonen och har kinetisk energi, k ä n n e t e c k n a d av placerandet av en rörlig komponent (14) i det vatten som kastas ut från formningszonen i syfie att förmå vattnet att flytta komponenten (14) och därigenom återvinna del av den kinetiska energin.

2. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av anordnandet av en turbin (14), företrädesvis en reaktionsturbin, för användning som den rörliga komponenten och montering av turbinen så att den roteras av det vatten som kastas ut från formnings- zonen, företrädesvis vatten som har passerat genom nämnda åtminstone en forme- ringsbeklädnad (6, 10).

3. Metod enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av anordnandet av två slingade formeringsbeklädnader (6, 10) i ett formningsarrangemang med dubbla viror, varvid nämnda två slingade formeringsbeklädnader böjer sig längs den konvexa ytan på stödelementet och definierar en konvergerande formningszon, dränering av vatten från mälden genom åtminstone den yttre av de båda beklädnaderna i formningszonen i förhållande till stödelementets konvexa yta för att forma en pappers- eller kartongbana (W) och montering av den rörliga komponenten (14) inuti slingan på nämnda yttre formeringsbeklädnad.

4. Metod enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av uppbärande av de båda formerings- beklädnaderna på en roterbar formningsvals (4), varvid nämnda vals är inkluderad i stödelementet.

5. Metod enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av uppbärande av de båda formerings- beklädnaderna på en formningssko med en konvex stödyta för att stödja beklädnaderna, varvid nämnda sko är inkluderad i stödelementet. 10 15 20 25 30 35 131 515 667

6. Metod enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av uppbärande av två formeringsbekläd- nader på en krökt serie avvattningsblad skilda från varandra i maskinriktningen, varvid närrmda blad är inkluderade i stödelementet och dess konvexa stödyta.

7. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av åtminstone en styrplatta (16) som leder det rörliga vattnet in i turbinen (14).

8. Metod enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av det vatten som rör sig i en krökt bana (16C) längs huvuddelen av nämnda styrplatta (16).

9. Metod enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att radien (R2) på en huvuddel av nämnda krökta bana (16C) är huvudsakligen konstant och större än formningsvalsens radie (Rl) men mindre än 120 % av Rl, dvs R1

10. Metod enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att styrplattans (16) vinkelutsträckning (y) täcker mellan 20-90° av forrnningsvalsens (4) omkrets.

11. Metod enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att formningsva1sen(4) är en vakuumvals med perforeringar i ytan och att styrplattans (16) vinkelutsträckning är mellan 20-5 0°, företrädesvis 25-40°.

12. Metod enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att formningsvalsen har en ogenomtränglig yta och att styrplattans vinkelutsträckning y är mellan 40 och 80°, företrädesvis 50-7 0°.

13. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att hastigheten på banan (W) är större än 1000 rn/min, företrädesvis mer än 1500 m/rnin, mer föredraget mer än 1800 m/min.

14.Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone 0,2 ma/sek/m pressas ut genom nämnda vira (6), företrädesvis åtminstone 0,3 m3/ sek och mer föredraget åtminstone 0,4 m3.

15. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av användning av en elektrisk generator för att omvandla nämnda kinetiska energi till elektrisk energi, företrädesvis genom att leverera nämnda elektriska energi till en pump och mer föredraget till en mäldpump. 10 15 20 25 30 35 14 515 667

16. Anordning i en maskin för tillverkning av papper eller kartong för utförande av metoden enligt krav 1, vilken anordning innefattar en inloppslåda (2) för att mata en mäld (21), en formningszon, innefattande åtminstone en slingad formeringsbeklädnad (6, 10) och ett stödelement (4) med en konvex yta (4B), varvid nämnda beklädnad (6, 10) är anordnad att löpa över en del (ot) av nämnda konvexa yta (4B) på nämnda stöd- element (4) och att definiera en formningszon, varvid en pappers- eller kartongbana (W) formas, mälden (21) matas av nämnda inloppslåda (2) in i nämnda formningszon och vatten dräneras från mälden (21) genom nämnda åtminstone en formeringsbeklädnad (6, 10) i forrnningszonen för att forma pappers- eller kartongbanan (W), varvid det vatten som passerar genom nämnda åtminstone en beklädnad (6, 10) kastas ut från formnings- zonen och har kinetisk energi, k ä n n e t e c k n a d av att en rörlig komponent (14) är placerad intill nämnda formningszon för att återvinna åtminstone en del av den kinetiska energin i det vatten som dräneras från mälden (21).

17. Anordning enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda rörliga komponent (14) är en turbin (14), företrädesvis en reaktionsturbin, som är placerad så att den kan rotera medelst vatten som har passerat genom nämnda åtminstone en formeringsbeklädnad (6, 10).

18. Anordning enligt krav 16 eller 17, k ä n n e t e c k n a d av att det finns två slingade formeringsbeklädnader (6, 10) i ett fonnarorgan med dubbla viror, varvid den andra formeringsbeklädnaden (6) är anordnad att löpa med viss vinklad utsträckning (ß) ovanpå den första formeringsbeklädnaden (10) som kröker sig längs nämnda konvexa yta (4B) på nämnda stödelement (4) för att bilda en konvergerande formningszon, varvid vatten dräneras genom åtminstone nämnda andra formeringsbeklädnad (6) och av att den rörliga komponenten (14) är placerad inuti nämnda formeringsbeklädnads (6) slinga.

19. Anordning enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda konvexa yta (4B) utgör del av en roterbar formningsvals (4).

20. Anordning enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda konvexa yta (4B) utgör del av en forrrmingssko.

21. Anordning enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda konvexa yta (4B) bildas av en serie avvattningsblad som är skilda från varandra i maskinriktningen. 10 15 20 25 30 35 15- 515 667 n .in

22. Anordning enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att turbinen (14) är av reaktions- typ, företrädesvis en Banki-turbin.

23. Anordning enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a d av ett styrorgan (16, 17) för styr- ning av det rörliga vattnet, som kläms ut genom beklädnaden (6), in i turbinen (14).

24. Anordning enligt krav 23, k ä n n e t e c k n a d av nämnda styrorgan (16, 17), som innefattar en styrplatta (16), som är placerad nära formningszonens (4) konvexa yta (4B).

25. Anordning enligt krav 24, k ä n n e t e c k n a d av att en huvuddel av nämnda styrplatta (16) har en radie (R2), som är huvudsakligen konstant och lika med eller större än formningsvalsens radie Rl, varvid företrädesvis R1

26. Anordning enligt krav 24, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda styrplatta (16) har en uppströms ände (16A) och en nedströms ände (16B) och vinkelutsträckningen (y) mellan nämnda ändpunkter (16A, l6B) är mellan 20 och 90°, företrädesvis 30-709

27. Anordning enligt krav 26, k ä n n e t e c k n a d av att den första beklädnadens (10) vinkelutsträckning (ot) är större än den andra beklädnadens (6) vinkelutsträckning (ß) och styrplattans (16) vinkelutsträckning (y) är mindre än den andra formeringsbekläd- nadens (6) vinkelutsträckning (ß).

28. Anordning enligt krav 24, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda styrorgan innefattar en andra styrplatta (17) nedströms nänmda styrplatta (16), vilken andra styrplatta (17) har en tvärsektionslängd (12) som är väsentligt kortare än styrplattans (16) tvärsektions- längd.

29. Anordning enligt krav 28, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda andra styrplatta (17) är krökt och att dess krökning är motsatt styrplattans (16) krökning.

30. Anordning enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att turbinens (14) axiella utsträckning är huvudsakligen densamma som virans (6) axiella utsträckning, vilken vira företrädesvis har en axiell utsträckning, som är huvudsakligen densamma som formningsvalsens (4) axiella utsträckning. 10 16A 515 667

31. Anordning enligt krav 30, k ä n n e t e c k n a d av att turbinens ytterdiameter (øT) är väsentligt mindre än nânmda konvexa ytas (4B) radie (RI), varvid företrädesvis R1xo,5< øT

32. Anordning enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att turbinen (14) är placerad med sin axel (14A) parallell med formningsvalsens (4) axel (4A), och att turbinen (14) och formningsvalsen (4) är placerad i ett sådant förhållande att det minsta avståndet (Z) mellan turbinens periferi (14B) och formningsvalsens periferi (4B) är mellan 5 och 700 mm, företrädesvis 20 och 200 mm.

33. Anordning enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a d av att axeln (14A) på den rörliga komponenten (14) är kopplad till en elektrisk generator (11).