Температурная деформация сушильных цилиндров

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 676.056.53

Уральский государственный лесотехнический университет

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ДЕФОРМАЦИЯ СУШИЛЬНЫХ ЦИЛИНДРОВ

Сиваков В.П.

Микушина В.Н.

Сушильная часть бумагоделательной машины состоит из одного или нескольких рядов сушильных цилиндров, нагреваемых паром, здесь происходит дальнейшее обезвоживание бумажного полотна после сеточного стола и прессовой части. Сушильные цилиндры определяют интенсивность процесса сушки и качество высушиваемого бумажного полотна. Давление в цилиндрах может достигать до 1 МПа, поэтому к качеству корпуса цилиндров предъявляются жесткие требования. Одним из основных условий обеспечения равномерности сушки, устранения обрывов бумажного полотна и соблюдения технологического процесса крепирования бумаги является требование минимальных отклонений от номинальных размеров цилиндра и правильность геометрической формы бочки. Применяемая технология сушки и конструкция сушильного цилиндра ведут к температурной деформации размеров корпуса цилиндра и торцевых крышек, в результате чего на рабочей поверхности цилиндра образуются канавки и выступы, ведущие к обрыву бумажного полотна и останову машины.

Сушильные цилиндры - это литые сосуды под давлением с крышками на торцах. Чаще всего материалом является серый чугун или его особые сплавы. В сушильной части с ярусным расположением цилиндров «нормальный» диаметр цилиндра составляет 1500, 1800 или 2200 мм. Толщина стенки цилиндров достигает от 25 до 40 мм и зависит от материала, рабочей ширины и давления пара. Цилиндры со стандартным диаметром вращаются на цапфах, закрепленных на торцевых крышках. Цилиндры «янки» могут иметь диаметр больше 6 метров, толщина стенки такого цилиндра достигает 100 мм [5].

Сушильные цилиндры отечественных бумагоделательных машин рассчитаны на рабочее давление пара до 0,8 МПа. Основными частями цилиндра являются корпус и соединенные с ним болтами торцевые крышки с цапфами. Применяемая технология сушки и конструкция сушильного цилиндра ведут к неизбежному образованию различных приращений диаметра корпуса цилиндра и диаметра торцевой крышки [3].

При температурной деформации корпус цилиндра, имеющий более тонкие стенки, значительно увеличится в размерах, а диск крышки растянется, незначительно увеличиваясь в диаметре. Образовавшаяся при неравномерной деформации канавка на наружной поверхности сушильного цилиндра, находится в рабочей зоне сушки бумажного полотна (рис. 1).

Рисунок 1 - Деформационная компенсация при температурном расширении: 1- корпус сушильного цилиндра, 2 - торцевая крышка, 3 - кольцевые выступы, 4 - кольцевые канавки, 5 - уплотнительное кольцо, 6 - винт. крепирование сушильный цилиндр деформация

Сушильные цилиндры бумагоделательных машин оснащаются шаберами, основными задачами которых является поддержание рабочей поверхности цилиндра в чистоте и предотвращение наматывания бумажного полотна [2]. В производстве бумаги санитарно-бытового назначения шаберы служат для крепирования бумажного полотна (рис. 2).

Рисисунок 2 - Крепирование бумажного полотна: 1 - сушильный цилиндр, 2 - бумажное полотно, 3 - лезвие шабера, 4 - держатель лезвия шабера.

Крепирование - технологическая операция по изменению структуры бумаги, придающая поперечные микроскладки для повышения удлинения до разрыва, увеличивающая толщину бумаги, эластичность, мягкость и впитывающую способность [1].

При образовании канавок от температурной деформации прижим шабера к поверхности сушильного цилиндра происходит неравномерно: по краям канавки лезвие шабера изнашивается, а над канавкой на режущей кромке шабера формируется выступ. К концу приработки шабера выступ копирует профиль канавки на сушильном цилиндре, из-за чего нарушается технологический процесс крепирования бумаги. Для устранения нарушения технологии крепирования бумажного полотна вводят осцилляцию шаберов. Осевая осцилляция шабера замедляет процесс износа режущей кромки шабера, но при этом расширяет дугу канавки на шаг осцилляции. Увеличение дуги износа приводит к тому, что между поверхностью цилиндра и шабером образуется зазор, в который попадает бумажное полотно, что ведет к его обрыву и последующему останову машины.

Центрирующие стыки, а также болтовое или винтовое соединение между диском крышки и корпусом цилиндра препятствуют их относительному смещению. При отсутствии указанного смещения происходит деформационная компенсация температурных расширений крышки и сушильного цилиндра [4].

Для устранения образования кольцевой канавки предлагаем применение сдвоенных торцевых крышек (рис. 3).

В предлагаемой конструкции внутренняя крышка обеспечит плотность и герметичность полости сушильного цилиндра. На крышке имеется концентрическое кольцо для компенсации температурных расширений. Наружная крышка - «силовая» - предназначена для восприятия нагрузок от веса сушильного цилиндра. Крышка состоит из ступицы, передающей нагрузку на опору, радиальных рёбер и наружного обода. Наличие компенсационного концентрического кольца на внутренней крышке исключает необходимость расчетного определения увеличения диаметра диска торцевой крышки.

Рисунок 3 - Сдвоенная торцевая крышка: 1 - корпус сушильного цилиндра, 2 - внутренняя крышка, 3- наружная крышка, 4 - ступица, 5 - концентрическое кольцо, 6 - рёбра.

Температурная деформация рабочей поверхности корпуса сушильного цилиндра в соединении со сдвоенной торцевой крышкой не предполагает наличие кольцевой канавки (рис.4).

Рисунок 4 - Температурная деформация сушильного цилиндра при применении сдвоенной торцевой крышки: 1 - поверхность корпуса сушильного цилиндра до деформации, 2 - корпуса цилиндра после температурной деформации.

В предложенной конструкции сдвоенная торцевая крышка обеспечит плотность и передачу нагрузки от сушильного цилиндра к опорам, при этом температурная деформация уменьшается за счет компенсирующего устройства внутренней крышки, а «силовая» крышка не подвержена значительному температурному нагреву.

При данной форме температурной деформации шабер плотно прилегает к рабочей поверхности сушильного цилиндра, благодаря чему происходит равномерный износ лезвия шабера.

Список литературы

1. Ванчаков М.В., Кейзер П.М., Дубовый В.К. Технологическое оборудование для производства картонной и бумажной тары. СПб.: СПб ГТУРП, 2014. 133 с.

2. Даровский Б.С. Производство картона. М.: Гослесбумиздат, 1956. 186 с.

3. Куров В.С., Кокушкина Н.Н. Теория и конструкция машин и оборудования отрасли. Бумаго- и картоноделательные машины. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2006. 588 с.

4. Сиваков В.П., Микушина В.Н. Диагностирование технического состояния сушильных цилиндров бумагоделательных машин по температуре. Журнал «Современные проблемы науки и образования», 2014. № 4. 8 с.

5. Чичаев В.А., Глезин М.Л., Екимова В.А. Оборудование целлюлозно-бумажного производства. Бумагоделательные машины. М.: Лесная пром-сть, 1981. 264 с.

Аннотация

Сушильные цилиндры бумагоделательной машины служат для обеспечения заданной конечной сухости бумажного полотна. К поверхности цилиндров в целлюлозно-бумажной промышленности предъявляются жесткие требования. Наличие неровностей на рабочей поверхности сушильных цилиндров ведет к нарушению технологии процесса крепирования бумаги, обрыву бумажного полотна и последующему останову машины. В статье приведена информация о сушильной части бумагоделательной машины, описана конструкция сушильного цилиндра. Технология сушки бумаги и конструкция сушильного цилиндра неизменно ведут к образованию деформации рабочей поверхности цилиндра в месте его соединения с торцевой крышкой. Авторами указаны проблемы, возникающие при температурной деформации в месте соединения корпуса цилиндра и торцевой крышки, наглядно изображено изменение размеров рабочей поверхности сушильного цилиндра. Материал статьи содержит описание назначения шаберов, приводится схема крепирования бумажного полотна. Описан принцип действия предложенной авторами конструкции сдвоенной торцевой крышки.

Ключевые слова: сушильный цилиндр, торцевая крышка, температурная деформация, шабер.

Paper machine drying cylinders are used to provide the desired final dry paper web. To the surface of the pulp and paper industry are strict requirements. The presence of irregularities on the working surface of the drying cylinders leads to a violation of crepe paper process technology, the paper web breakage and subsequent shutdown of the machine. The article describes the drying section of a paper machine drying cylinder described construction. Drying technology paper drying cylinder design and invariably lead to the formation of the working surface of the cylinder deformation in place of its connection to the end cap. The authors have shown problems with thermal deformation at the junction of the cylinder body and the end cap, clearly shown resizing the working surface of the drying cylinder. Article Material contains a description of purpose knives, crepe is a diagram of the paper web. The principle of action proposed by the authors of the double structure of the end cap.

Keywords: drying cylinder, end cap, temperature deformation, scraper.

Размещено на Allbest.ru