CN103492635A - 制造杨克式缸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造钢制杨克式缸(1)的方法，所述杨克式缸(1)由单个预先制造或精加工的缸段(8，9，10)焊接在一起而成。本发明还涉及一种根据本发明的制造方法制造的杨克式缸(1)。

Description

制造杨克式缸的方法
技术领域
本发明的主题是一种制造钢制杨克式(Yankee)缸的方法。本发明还涉及一种根据本发明的制造方法制造的杨克式缸。
背景技术
所谓的杨克式缸通常用于生产卷筒纸或薄纸时的干燥处理。
杨克式缸通常具有非常大的直径。它们使用蒸汽从内侧加热，并且难以制造，因为要满足的严格要求，涉及缸筒必须经受的内侧压力，缸的防泄漏度以及其大的直径。
标准杨克式缸具有如下尺寸：
缸筒直径：2000毫米到6500毫米
中空轴的直径：1000毫米到2500毫米
缸筒长度：3000毫米到8500毫米
缸筒质量：35吨到140吨
绝大多数缸筒是由铸铁制成，然而也可以从美国专利US4,196,689和WO2008／105005A1中已知由钢制成的杨克式缸。
通常，杨克式缸包括圆筒形的壳体表面，其在端部由端盖封闭。两个端盖可以螺栓连接到或焊接到缸壳上。
杨克式缸通过轴转动并且内侧具有中空轴或杆，用于加热缸筒的蒸汽通过该中空轴或杆被导入，并且废蒸汽和冷凝水通过该中空轴或杆被移除。
缸壳通常在其内表面具有很多槽，所述槽在大体不降低外壳的部件强度的情况下改善从缸的加热内侧到缸的表面的热转移。
生产焊接的杨克式缸的传统方法的特征在于如下制造顺序：
1.切削和卷曲壳体板；
2.将壳体板焊接到一起以形成精加工的缸壳；
3.在外侧、内侧以及端面上加工整个缸壳；
4.将端盖螺栓连接上或焊接上(缸壳)。
因为缸壳的直径达6500毫米并且长8500毫米，所以加工缸壳需要非常大型的且昂贵的设备。机械以及设备工程企业在它们的配置中很少具有这样大型的设备。在本发明中，加工涉及车削和铣削步骤。
发明内容
因而本发明的目的在于提供一种能满足质量和尺寸精度方面的所有需求的、成本较低的制造杨克式缸的方法。
根据本发明的钢制缸壳的制造方法包含如下步骤：
a.)切割和卷曲壳体板；
b.)将壳体板焊接到一起以形成两个或更多的缸段；
c.)在内侧和各个端面上机械车削单个缸段；
d.)焊接单个缸段以形成完整的缸壳。
因而，本发明的构思是基于制造较短的缸段并至少在内侧加工所述较短的缸段。
在内侧的车削加工期间，一方面使缸筒壁平滑，另一方面制造出精确的缸筒形状。杨克式缸优选地在内侧具有在周向上延伸的槽。根据本发明，这些槽之后在步骤c.)中被加工。
单个的段在杨克式缸的内侧车削加工完成之后才被焊接到一起，以形成完整的杨克式缸。于是只需要再加工杨克式缸内侧的缝，这个可以用比较小的设备来完成。
归因于根据本发明的方法，现在同样能够用比较小的车床生产非常大型的杨克式缸，例如长度超过6米的杨克式缸。
因而，通过车削较短的缸段使加工更容易，另外，该方法不需要这样大型的(高的)加工设备。
优选地，在将缸段焊接到一起形成完整的缸壳(步骤d.))之前，明显精加工缸段的内侧，从而如果需要的话，只有在步骤d.)中焊接的内缝需要少量的再加工。这样的再加工同样可以用较小的加工工具来完成。
如果同样在步骤d.)之前车削单个缸段外侧，则是有利的。
优选地，在步骤c.)之后并且步骤d.)之前，在内侧、外侧以及端面上精加工单个缸段。
结果，对于在缸壳上的整个加工来说不需要大型的加工设备，也就是说，对于车削和铣削加工来说不需要大型的加工设备。
整个缸壳只需要在焊接之后再打磨。然而，打磨装置主要是比车床简单很多的辅助设备。
如果至少从一侧，通过移动焊接机器人或在安装在缸段上的辅助轨道上运行的机电焊接车来根据步骤d.)焊接单个缸段，则是有利的。
移动焊接机器人是能够容易地并且花很少的费用和力气就能运输到不同的使用场所的焊接机器人。窄隙焊接机器人和机电焊接车被证实在这样的工作中特别有用。因此，在无需客户拥有特殊的加工设备或焊接设备的情况下，能够在例如客户现场完成杨克式缸的组装。
迄今为止，大型的杨克式缸不能供应到一些客户，或只能在花费可观的费用和气力的情况下，因为由于杨克式缸的尺寸或重量很难或不可能将其运输到最终的场所。
现在，根据本发明的制造方法使得将大型的杨克式缸供给到这些客户成为可能，也更容易。在这种情况下，步骤a.)，b.)和c.)在通常的制造场所完成，例如设备工程公司。然后步骤d.)优选在杨克式缸的最终场所附近完成，例如在杨克式缸的铣削场所。理想地，直接在造纸机或薄纸机操作员的工作场所焊接缸段。
单个的缸段，优选已经在缸筒端部上安装了端盖，可以比完全组装好的缸筒容易地且便宜地运输给客户。
然后，同样能够在最终场所的原地或附近精加工单个缸段外侧，不过如果从制造场所装载的缸段已经预先加工且精加工，当然是更有利的。
为了保证缸筒的几何形状不会由于焊接变形或收缩而改变，必须选择合适的焊接方法来连接单个缸段以形成完整的缸筒。使用窄隙焊接法将缸段焊接在一起被证实是非常好的。除了优异的焊接质量，这同样确保只有边缘的焊接收缩。
能够用正常的焊接方法完成另一侧需要的任何对焊。
如果内缝——在缸筒内侧的缝——是用窄隙焊接法完成的，则是有利的，因为这种焊接基本上使杨克式缸稳定。窄隙焊接法优选用焊接机器人或机电焊接车执行。在缸筒外侧的焊缝可以之后手工焊接。
如果滚筒开槽了，焊缝可以在缸筒的槽之间或在缸筒的一个槽内。
如果必要，在步骤d.)中形成的焊缝可以之后被再加工，然而能够使用小一些的加工工具来完成再加工。
然后，完全地组装的杨克式缸被打磨，涂层，再次打磨。同样可以用小一些的辅助设备工具在原地完成打磨过程。
附图说明
下面，基于附图描述本发明。
在此：
图1示出了由钢制成的杨克式缸；
图2示出了完全组装的缸壳；
图3a和3b示出了焊缝的可能位置；
图4a、b和c示出了焊缝的不同方案；
在每个例子中，相同的附图标记在各个附图中是指相同的部件。
具体实施方式
图1示出了杨克式缸1。该杨克式缸1包括圆筒形的钢壳2，该外壳与两个端盖3和4焊接或螺栓连接。
在杨克式缸1的内侧存在具有中心部分21的中心轴7和两个轴承轴20，两个轴承轴20在轴承17中旋转。
在作业期间，蒸汽通过蒸汽进给18被供给到杨克式缸1。废蒸汽和冷凝水分别通过冷凝水管道22和19从杨克式缸排出。在缸筒内侧15上存在大量的槽11，所述槽11在杨克式缸1的周向上延伸。通过槽11，加强了热向缸筒外侧16转移，并且有利于冷凝水通过冷凝水管道22移除。
目前为止的现有技术中使用的制造方法中，单个壳体板被切割、卷曲并焊接在一起以形成缸段。之后，在内侧、外侧以及端面上加工整个缸壳。最后，端盖被螺栓连接上或焊接上。机械地车削需要非常大型的机器，尤其是对于超过五米长的大型的杨克式缸的加工来说。
本发明中，在第一步骤a.)中单个钢制壳体板被切割并卷曲，然后，在第二步骤b.)中被焊接到一起以形成单个的缸段8，9，10。然后，缸段8，9，10在内侧15和端面上被加工。此时，该机械车削可以用的小许多的机器来完成，例如，其加工高度只有3米而不是6米。理想地，单个缸段8，9，10在内侧被精加工。之后，优选地，仅精加工的缸段8，9，10焊接到一起以形成完整的缸壳2。
在将单个缸段8，9，10焊接到一起之前，两个端盖3和4可以安装到端面上。
图2示出了一个完全组装的缸壳2的实例。该图示出了两个缸段8和9以及两个焊缝6，焊缝连接卷曲的壳体板以形成一个缸段8，9，10。一个缸段8，9，10可以由若干个单个的壳体板连接在一起来形成。图2示出了圆周缝5，该缝5在步骤d.)中被焊接且连接两个缸段8和9。在单个缸段8，9精加工之后才焊接该缝5。
例如，缸壳2可以由两个单个缸段8，9组成，如图2和3a所示，然而其也可以由三个或更多的单个缸段8，9，10组成，如图3b所示。
所谓的窄槽焊接法尤其适合将单个的缸段8，9，10焊接到一起。窄隙焊接是一种完善的焊接圆周的方法，其使被施加到材料上的热量最小化，因而使热变形最小化。在该过程中，在2到20毫米之间的缝隙被焊接，优选地，使用TIG焊接并用振荡电极和／或窄隙焊炬。
该焊接法至少可以从内侧15执行，通过移动焊接机器人或在安装在缸段8，9，10上的辅助的轨道上行进的机电焊接车执行。
图4a到4c示出了缸段8和9之间的焊接点5的不同方案。
在压力容器如杨克式缸1中，焊接点5通常由在缸筒内侧15上的内缝13和在缸筒外侧16上的外焊缝14构成。
图4a和4b示出了在缸筒的内侧15上开有槽11的缸壳2。内缝13可以焊接在两个槽11之间，如图4a所示，或可以焊接在一个槽11上，因此在槽的底部12上。该类型的内缝13如图4b中所示。
图4c示出了在一个没有槽的缸壳2上的一个内缝13和一个外焊缝14。

Claims (14)

1.一种制造钢制杨克式缸(1)的方法，包括如下步骤：
a.)切割和卷曲单个的壳体板；
b.)将所述壳体板焊接到一起以形成两个或更多个缸段(8，9，10)；
c.)在内侧(15，16)和端面上机械车削单个的缸段(8，9，10)；
d.)将单个的缸段(8，9，10)焊接到一起以形成所述杨克式缸(1)的完整的缸壳(2)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c.)中的机械车削工作期间在所述缸段(8，9，10)的内侧(15)上制造在周向上延伸的槽(11)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在将所述缸段(8，9，10)焊接到一起以形成完整的缸壳(2)之前明显地精加工所述缸段(8，9，10)的内侧(15)，并且如果需要的话，则只有在步骤d.)中形成的内缝(13)被再加工。
4.如权利要求1到3中的一项所述的方法，其特征在于，在步骤d.)之前还在外侧(16)上车削单个的缸段(8，9，10)。
5.如权利要求1到4中的一项所述的方法，其特征在于，通过移动焊接机器人或在安装在所述缸段(8，9，10)上的辅助轨道上运行的机电焊接车，至少从一侧根据步骤d.)焊接单个的缸段(8，9，10)。
6.如权利要求1到5中的一项所述的方法，其特征在于，在步骤c.)之后且在步骤d.)之前将端面盖(3，4)安装到相应的缸段(8，9，10)上。
7.如权利要求1到6中的一项所述的方法，其特征在于，借助于窄隙焊接至少从一侧将单个的缸段(8，9，10)焊接到一起。
8.如权利要求1到7中的一项所述的方法，其特征在于，单个的缸段(8，9，10)具有在内侧(15)上在周向上延伸的槽(11)，并且所述缸段(8，9，10)在所述槽的底部(12)中被焊接。
9.如权利要求1到8中的一项所述的方法，其特征在于，在特定的制造场所执行步骤a.)、步骤b.)和步骤c.)，而在所述制造场所不执行步骤d.)。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在杨克式缸(1)的最终场所的附近，优选地在造纸机或薄纸机操作员的工作场所执行步骤d.)。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，机械车削的缸段(8，9，10)各自从所述制造场所运输到所述最终场所的附近。
12.如权利要求1到11中的一项所述的方法，其特征在于，在步骤d.)中形成的焊接点(5)被再加工。
13.如权利要求1到12中的一项所述的方法，其特征在于，所述杨克式缸(1)的完全组装的缸壳(2)被涂层和打磨。
14.一种由钢制成的杨克式缸(1)，所述杨克式缸(1)具有圆筒形的钢壳(2)，所述钢壳(2)在端部处被连接到第一端盖和第二端盖(3，4)，其特征在于，采用如权利要求1到13中的一项所述的方法制造所述杨克式缸(1)。
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