JP4656946B2 - Heated cylinder - Google Patents
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Description
本発明は少なくとも部分的に内部からおよび/または部分的にシリンダシェル内で加熱されるシリンダシェルを有する、繊維ウェブを製造および/または仕上げする機械内の紙、板紙、薄紙または他の繊維ウェブを乾燥するための加熱されたシリンダに関する。 The present invention provides a paper, paperboard, thin paper or other fiber web in a machine for producing and / or finishing a fiber web having a cylinder shell that is heated at least partially from the inside and / or partially within the cylinder shell. It relates to a heated cylinder for drying.
これらの加熱されたシリンダにおいて、繊維ウェブに対する熱の放出の結果、シリンダ表面に向かう温度勾配が動作中に確立する。加熱されたシリンダの内部領域の熱的に誘発される膨張がより激しいため、引張応力がシリンダ表面に生じる。 In these heated cylinders, a temperature gradient towards the cylinder surface is established during operation as a result of the release of heat to the fibrous web. Tensile stress is created on the cylinder surface because of the more thermally induced expansion of the inner area of the heated cylinder.
これらの熱的引張応力が許容強度値を超えないように、単位表面あたりの内部から外部に移動できる熱的エネルギーを制限する。 The thermal energy that can be transferred from the inside to the outside per unit surface is limited so that these thermal tensile stresses do not exceed the allowable strength value.
そのため本発明の目的は、移動可能な熱エネルギーを減少させることなく加熱されたシリンダ内のこれらの引張応力を最小限に抑えることである。 The object of the present invention is therefore to minimize these tensile stresses in a heated cylinder without reducing the movable thermal energy.
本発明によればこの目的は、シリンダシェルが少なくとも2つのシェル層を含み、外側シェル層の材料が内側シェル層の材料より、平均動作温度未満の設置温度でより高い熱膨張係数および平均動作温度を超える設置温度でより低い熱膨張係数を有し、および/または最外側シェル層の層厚さが内側シェル層の層厚さより薄いことにより達成される。 According to the invention, the object is that the cylinder shell comprises at least two shell layers, the material of the outer shell layer being higher than the material of the inner shell layer, with a higher thermal expansion coefficient and average operating temperature at an installation temperature below the average operating temperature Is achieved by having a lower coefficient of thermal expansion at installation temperatures above and / or that the layer thickness of the outermost shell layer is less than the layer thickness of the inner shell layer.
2つのシェル層しか有していないシリンダシェルの場合、平均的動作温度はシェル層の接触領域内の温度として規定され、3つ以上のシェル層の場合、繊維ウェブを乾燥するシリンダの通常動作中のシリンダシェルの内面と外面との平均として規定される。 For cylinder shells with only two shell layers, the average operating temperature is defined as the temperature within the contact area of the shell layer, and for more than two shell layers, during normal operation of the cylinder drying the fiber web Is defined as the average of the inner and outer surfaces of the cylinder shell.
その結果、シリンダの動作中に生じる温度分布下で加熱されたシリンダ内での応力の最小化をもたらすようになる。 The result is minimization of stresses in the heated cylinder under the temperature distribution that occurs during cylinder operation.
最外側シェル層の場合、特に硬度に関して特定の要件があるため、経済的な観点から材料選択に対する制限もある。その結果外側シェル層を比較的低熱伝導率を有する材料で作らなければならない場合には、その薄い、それでも適正である厚さが繊維ウェブに向けて熱を確実に伝達する。 In the case of the outermost shell layer, there are also restrictions on material selection from an economic point of view, since there are specific requirements, especially regarding hardness. As a result, if the outer shell layer must be made of a material having a relatively low thermal conductivity, its thin, yet proper thickness, will reliably transfer heat towards the fibrous web.
しかし内側シェル層の装填のため、最小限の制限が最外側シェル層の厚さに課せられる。 However, due to the loading of the inner shell layer, a minimum limit is imposed on the thickness of the outermost shell layer.
そのため追加的にまたは代替的には、熱膨張の係数、弾性率、熱伝導率、厚さ関係、材料量の分布およびシェル層間の接続構成、に対して材料を適切に選択することにより応力を低減することも有利であり得る。 Therefore, additionally or alternatively, stress can be reduced by appropriately selecting the material for the coefficient of thermal expansion, elastic modulus, thermal conductivity, thickness relationship, material quantity distribution and connection between shell layers. It may also be advantageous to reduce.
設置温度が平均動作温度未満である場合には、加熱した時にいずれの場合も最外側シェル層を内側よりも確実に大きく膨張させるようにする。 When the installation temperature is less than the average operating temperature, the outermost shell layer is surely expanded to a greater extent than the inside when heated.
他の場合、例えばシェル層の溶接中、設置温度は平均動作温度を超える。この場合、後に続くことが好適な低応力アニーリングは完全にシェル層間の応力を排除することができないということを考慮に入れる必要がある。一般にはこの場合それぞれの外側シェル層は設置後冷える際に内側よりも収縮しないようにしなければならない。この場合、シリンダの動作時に生じる温度分布において応力の最小値に達しなければならない。 In other cases, for example during welding of the shell layer, the installation temperature exceeds the average operating temperature. In this case, it should be taken into account that low stress annealing, which is preferably followed, cannot completely eliminate the stress between the shell layers. Generally, in this case, each outer shell layer should be kept from shrinking more than the inside when it cools after installation. In this case, the minimum value of stress must be reached in the temperature distribution that occurs during operation of the cylinder.
これは、それぞれの内側シェル層がこれまでよりも膨張せず、および/またはその上方に位置する外側シェル層がこれまでよりも大きく膨張するということである。ある層内の膨張を妨げることは必然的に隣接層内の膨張の増加につながる。それぞれの内側シェル層内のより高い温度を考慮することにより、それぞれ内側および外側シェル層内で同程度の膨張が確立されるように材料の組み合わせおよび厚さ関係を選ぶことさえできる。 This means that each inner shell layer will expand less than before and / or the outer shell layer located above it will expand more than ever. Preventing expansion in one layer inevitably leads to increased expansion in adjacent layers. By considering the higher temperature in each inner shell layer, the material combinations and thickness relationships can even be chosen so that the same degree of expansion is established in the inner and outer shell layers, respectively.
例えば内部からの蒸気により、またはチャネルを介して内部にまたはシェル層間に導かれる加熱媒体により加熱を行う。 For example, heating is performed by steam from the inside, or by a heating medium guided to the inside through a channel or between shell layers.
構造を簡単にするため、シリンダシェルは2つのシェル層を含んでいる。しかし応力の消散を改善するため、シリンダシェルは3つ以上、好ましくは4つ以上のシェル層を含むこともできる。この場合、外側および内側シェル層もシリンダシェル内に配置する。名称「内側」または「外側」にとって重要なことは、単にどのシェル層が他の上に配置されているかについての問題である。 To simplify the structure, the cylinder shell includes two shell layers. However, to improve stress dissipation, the cylinder shell can also include more than two, preferably more than four shell layers. In this case, the outer and inner shell layers are also arranged in the cylinder shell. What is important for the names “inside” or “outside” is simply the question of which shell layer is placed on top of the other.
特に加熱されたシリンダの回転中摩擦および損傷を回避するため、シェル層を少なくとも相対的回転に対して固定しなければならない。溶接、ねじ固定または他の接着結合によりこれを行うことができる。 In particular, to avoid friction and damage during rotation of the heated cylinder, the shell layer must be fixed at least against relative rotation. This can be done by welding, screwing or other adhesive bonds.
さらにまた、最外側シェル層の材料が内側シェル層の1つ、好ましくはすべての材料よりも高い熱伝導率を有することは有利である。これにより外側シェル層内の温度勾配を低減し、そのため外側シェル層内の引張応力も低減する。 Furthermore, it is advantageous that the material of the outermost shell layer has a higher thermal conductivity than one of the inner shell layers, preferably all materials. This reduces the temperature gradient in the outer shell layer, and hence the tensile stress in the outer shell layer.
また最外側シェル層の材料が好適な内側シェル層の材料よりも低い弾性率を有していれば、引張応力を低減する上で有利である。 It is also advantageous for reducing the tensile stress if the material of the outermost shell layer has a lower elastic modulus than the material of the preferred inner shell layer.
熱伝導率および重量に関する利点は、特に少なくとも中間および/または最外側シェル層がアルミニウムで作られている場合にある。 The advantages with regard to thermal conductivity and weight are in particular when at least the intermediate and / or outermost shell layer is made of aluminum.
シリンダシェルの摩耗および平滑度に関する高い要件のため、最外側シェル層が硬質材料、例えば170〜220HB硬度の範囲の硬質材料で作られていなければならない。 Due to the high requirements regarding wear and smoothness of the cylinder shell, the outermost shell layer must be made of a hard material, for example a hard material in the range of 170-220 HB hardness.
最良の方法で最外側層内の熱膨張係数、熱伝導率および硬度に関する要件を満たすことができるように、内側シェル層がロードベアリング層として構成されていれば有利であり得る。 It may be advantageous if the inner shell layer is configured as a load bearing layer so that in the best way the requirements concerning the coefficient of thermal expansion, thermal conductivity and hardness in the outermost layer can be met.
このような加熱されたシリンダを特に乾燥用乾燥部内の乾燥シリンダとしておよび繊維ウェブを脱水するためのプレス部内のプレスロールとして用いることができる。 Such a heated cylinder can be used in particular as a drying cylinder in a drying section for drying and as a press roll in a pressing section for dewatering the fiber web.
以下の本文において例示的な実施形態を用いて本発明をより詳細に説明する。添付の図面において図は乾燥シリンダにわたる概略的な断面を示す。 The invention is explained in more detail in the following text using exemplary embodiments. In the accompanying drawings, the figures show a schematic cross section across a drying cylinder.
乾燥シリンダは金属製のシリンダシェルを有し、加熱されたシリンダの内部2は蒸気で加熱されている。蒸気により導入される熱エネルギーはシリンダシェルを介して外側に伝達されるとともにそこで乾燥シリンダに巻き付いている繊維ウェブ1を加熱乾燥するのに用いられる。
The drying cylinder has a metal cylinder shell, and the
またこの場合繊維ウェブ1は通常、ドライヤ布によって乾燥シリンダの円周面に押し付けられる。
In this case, the
この熱移動は外側シェル面に向かって温度勾配をもたらしそのため外部領域の引張応力ももたらす。これらの引張応力を低減するために、シリンダシェルは異なる材料の2つのシェル層3、4を含んでいる。
This heat transfer results in a temperature gradient toward the outer shell surface and thus also in the outer region. In order to reduce these tensile stresses, the cylinder shell includes two
外側シェル層4は熱膨張係数が内側シェル層3の材料よりも高い材料で作られている。これにより外側シェル層4は、この層の低温にも係らずこれまでよりも大幅に膨張することになり、引張応力の低減につながる。
The outer shell layer 4 is made of a material having a higher thermal expansion coefficient than the material of the
この応力の消散は、外側シェル層4の熱伝導率が内側シェル層3より高く且つ弾性率が内側シェル層3より低いことによりさらに促進される。
This dissipation of stress is further promoted by the fact that the thermal conductivity of the outer shell layer 4 is higher than that of the
シェル層3、4はネジ止めにより互いに接合された管として実施される。
The
Claims (8)
前記シリンダシェルが少なくとも2つのシェル層(3、4)を含み、外側シェル層(4)の材料が内側シェル層(3)の材料より、平均動作温度未満の初期温度でより高い熱膨張係数を有するとともに、平均動作温度を超える初期温度でより低い熱膨張係数を有し、また前記最外側シェル層(4)が170〜220HB硬度の範囲の硬質材料で作られていることを特徴とする加熱されたシリンダ。For heating paper, paperboard, thin paper or other fiber webs in a machine for producing and / or finishing fiber webs having a cylinder shell heated at least partly from the inside and / or partly in the cylinder shell A heated cylinder of
The cylinder shell includes at least two shell layers (3, 4), and the material of the outer shell layer (4) has a higher coefficient of thermal expansion at an initial temperature below the average operating temperature than the material of the inner shell layer (3). together with, has a lower thermal expansion coefficient at the initial temperature above the average operating temperature, or the outermost shell layer (4) is characterized in that it is made of a hard material ranging 170~220HB hardness Heated cylinder.
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