PL175270B1

PL175270B1 - Ogrzewany walec do obróbki papieru oraz sposób obróbki papieru

Info

Publication number: PL175270B1
Application number: PL94313914A
Authority: PL
Inventors: Gregory L. Wedel
Original assignee: Beloit Technologies Inc
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 1998-12-31
Also published as: CA2173140C; FI961626A; JPH08510803A; EP0723612B1; DE69412113T2; CA2173140A1; EP0723612A1; JP2727135B2; WO1995010659A1; CN1039929C; KR960705107A; CN1133076A; DE69412113D1; BR9407784A; PL313914A1; FI961626A0

Abstract

pierwszego materialu, przy czym skorupe te stanowi cylinder - posiadajacy wewnetrzny promien i zewnetrzny promien oraz cylindryczna powierzchnie; zewnetrzna skorupe z drugiego ma- terialu, przykrywajaca podstawowa skorupe i wsparta na niej, przy czym zewnetrzna skorupa ma wewnetrzny promien i zewne- trzny promien, a ponadto róznica pomiedzy zewnetrznym a w e- wnetrznym promieniem zewnetrznej skorupy jest mniejsza niz róznica pom iedzy zewnetrznym a wewnetrznym promieniem podstawowej skorupy, znam ienny tym, ze pierwszy material stanowi pierwszy metal o duzej wytrzymalosci i malym wspól- czynniku dyfuzji cieplnej, tak, ze podstawowa skorupa (38) stanowi podpore dla obciazen mechanicznych, natomiast drugi m aterial stanowi drugi m etal wybrany z grupy zlozonej z alu- minium i miedzi, przy czym ten drugi metal ma wiekszy wspól- czynnik dyfuzji cieplnej niz pierwszy metal, tak, ze zewnetrzna skorupa (40) zapewnia lepsze przenoszenie ciepla do wstegi papieru (28). 6. Sposób obróbki papieru, w którym przepuszcza sie w stege papieru przez maszyne do wytwarzania papieru w pier- wszym kierunku, z predkoscia powierzchniowa S m/h, przez chwyt utworzony pomiedzy powierzchnia walca a wspólpracuja- cym czlonem, przy czym ten chwyt ma dlugosc L mierzona w pierwszym kierunku w metrach, ogrzewa sie powierzchnie walca tak, aby nagrzewac wstege papieru przechodzaca przez chwyt pom iedzy walcem a wspólpracujacym czlonem , przy czym sto- suje sie w alec majacy wewnetrzna podstawowa skorupe z pier- w szego materialu i zewnetrzna skorupe z drugiego materialu, znam ienny tym, ze intensywnie doprowadza sie cieplo do wstegi papieru (28) za pomoca zewnetrznej skorupy (40) wykonanej z metalu majacego wiekszy wspólczynnik dyfuzji cieplnej niz ma- terial podstawowej skorupy (38) i przewyzszajacy 0,09 m2 /h ,. . . Fig.1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest ogrzewany walec do obróbki papieru oraz sposób obróbki papieru. Walec według wynalazku znajduje zastosowanie zwłaszcza w suszarce przy wytwarzaniu papieru lub w kalandrze.

175 270

Produkcja papieru jest przemysłem silnie inwestowanym. Dążenie do zwiększenia wydajności produkcyjnej spowodowało wysiłki mające na celu zwiększenie produkcji papieru przez zwiększenie szerokości wstęgi papieru, który jest wytwarzany w maszynie do produkcji papieru. Inny trend do zwiększonej wydajności produkcyjnej polega na zwiększaniu prędkości wstęgi w maszynie. Szerokość wstęgi można zwiększyć przez zwiększenie szerokości maszyny i walców manipulowania papierem. Zwiększanie prędkości wytwarzania papieru powoduje powstanie problemu w sekcji suszenia maszyny papierniczej. Gdy prędkość wstęgi wzrasta, przenoszenie ciepła do suchej wstęgi papieru z każdego cylii^n^lra suszarki maleje. Aby zatem poradzić sobie z większą prędkością wstęgi, sekcje suszarki w maszynach papierniczych muszą być dłuższe.

Jednym rozwiązaniem problemu dłuższych sekcji suszarek jest suszarka impulsowa. Suszarka impulsowa wykorzystuje wysokotemperaturowy walec, który jest ogrzewany do temperatury 232°C lub powyżej. Ten ogrzewany walec jest używany do tworzenia przedłużonego chwytu pomiędzy walcem a ślizgaczem. Wstęga papierujest doprowadzana do styku z powierzchnią walca o wysokiej temperaturze. Pod papierem usytuowany jest dociskowy filc, który z kolei przykrywa filc rozprowadzający smarującą warstewkę na ślizgacz. Przez zastosowanie takich suszarek impulsowych o przedłużonym chwycie stało się możliwe znaczne zmniejszenie długości sekcji suszarki w maszynie papierniczej.

Dalsze ulepszenia w suszarce impulsowej wymagają zwiększonego przenoszenia ciepła pomiędzy walcem a wstęgą papieru. Zwiększenie temperatury powierzchni walca wymaga zwiększenia temperatury całego walca. Ma to szkodliwy wpływ na wytrzymałość walca. Zwiększona temperatura walca może również skomplikować stosowanie wewnętrznych mechanizmów baryłkowego podparcia, opartych na układach hydraulicznych. Ponadto wysokie temperatury mogą powodować starzenie się filcu dociskowego, wyrywanie włókien z powierzchni papieru, nadmierne naprężenia pokrywy walca i przegrzewanie się łożysk. W opisie patentowym US nr 4 324 613 (Wahren) zauważono, że walec suszarki impulsowej skorzystałby, gdyby był wykonany z materiału o stosunkowo dużej przewodności cieplnej. Wahren wskazuje również na potrzebę, by walec o małej przewodności cieplnej powierzchni osiągał wysoką temperaturę powierzchni. Wahren proponuje kryteria wybierania materiałów dla przynajmniej powierzchniowej warstwy walca, które nie faworyzują aluminium w stosunku do stali lub niklu. Wahren odrzuca miedź jako nie nadającą się na jego walec.

Opis patentowy US nr 4 631794 (Riihinen) opisuje walec do stosowania w kalandrze, który jest ogrzewany indukcyjnie. Walec ten wykorzystuje niemagnetyczną warstwę izolującą pomiędzy zewnętrzną ferromagnetyczną warstwą a wewnętrznym· rdzeniem walca. Riihinen przewiduje ogrzewanie indukcyjne walca w kalandrze i umożliwia dostęp do wnętrza walca do sterowania baryłkowego, ale nie ujawnia, jak wykorzystywać zwiększoną przewodność cieplną do polepszenia przenoszenia ciepła.

Opis patentowy US nr 4 738 752 (Busker i inni) sugeruje stosowanie walca dociskowego w ogrzewanym wydłużonym chwycie prasy, który zawiera pierwszą współosiową warstwę i drugą współosiową warstwę przebiegającą wokół pierwszej warstwy. Ta druga warstwa ma współczynnik przewodności cieplnej większy niż współczynnik przewodności cieplnej w pierwszej warstwie. Pierwsza warstwa jest materiałem posiadającym mały współczynnik przewodności cieplnej, a druga warstwa jest metaliczna. Ponadto sugeruje się, że pierwsza warstwa może być ceramiczna, a druga warstwa metaliczna.

Busker i inni sugerują, że druga zewnętrzna warstwa ma grubość w zakresie 0,0127 0,127 cm. Busker i inni nie podają, jak obliczyć właściwą grubość metalowej zewnętrznej skorupy na wewnętrznej metalowej skorupie podstawowej. Busker nie przedstawia też znaczenia współczynnika dyfuzji cieplnej dla wyboru materiału ani grubości zewnętrznej skorupy.

Potrzebny jest zatem walec do stosowania w suszarce impulsowej lub kalandrze o zwiększonej zdolności przenoszenia ciepła do obrabianej wstęgi papieru, dla danej temperatury powierzchni walca.

175 270

Dalszym celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie walca do stosowania w sekcji suszarkowej maszyny do wytwarzania papieru, która wymaga krótszej sekcji.

Kolejnym celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie walca do stosowania w suszarce impulsowej, który zmniejsza wyrywanie włókien z powierzchni wstęgi.

Kolejnym celem przedmiotowego wynalazku jest opracowanie walca do stosowania w suszarce impulsowej, który zmniejsza naprężenie pokrywy walca.

Ogrzewany walec do obróbki papieru w maszynie do wytwarzania papieru, mający podstawową skorupę złożoną z pierwszego materiału, przy czym skorupę tę stanowi cylinder posiadający wewnętrzny promień i zewnętrzny promień oraz cylindryczną powierzchnię; zewnętrzną skorupę z drugiego materiału, przykrywającą podstawową skorupę i wspartą na niej, przy czym zewnętrzna skorupa ma wewnętrzny promień i zewnętrzny promień, a ponadto różnica pomiędzy zewnętrznym a wewnętrznym promieniem zewnętrznej skorupy jest mniejsza niż różnica pomiędzy zewnętrznym a wewnętrznym promieniem podstawowej skorupy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierwszy materiał stanowi pierwszy metal o dużej wytrzymałości i małym współczynniku dyfuzji cieplnej, tak, że podstawowa skorupa stanowi podporę dla obciążeń mechanicznych, natomiast drugi materiał stanowi drugi metal wybrany z grupy złożonej z aluminium i miedzi, przy czym ten drugi metal ma większy współczynnik dyfuzji cieplnej niż pierwszy metal, tak, że zewnętrzna skorupa zapewnia lepsze przenoszenie ciepła do wstęgi papieru.

Korzystnie metalowa, zewnętrzna skorupa jest wspierana przez podstawową skorupę tak, że ta zewnętrzna skorupa znajduje się w ścisłym styku z cylindryczną powierzchnią podstawowej skorupy, a w bliskim sąsiedztwie zewnętrznej skorupy jest usytuowany indukcyjny grzejnik, ogrzewający tę zewnętrzną skorupę, przy czym zewnętrzna skorupa ma promieniową grubość mniejszą niż 0,254 cm.

Zewnętrzna skorupa jest w szczególności wykonana z drugiego metalu natryśniętego na podstawową skorupę.

Różnica pomiędzy zewnętrznym promieniem a wewnętrznym promieniem zewnętrznej skorupy jest ewentualnie mniejsza niż 0,762 cm.

A zatem walec według przedmiotowego wynalazku jest złożony z dwóch części. Jedną jest metalowa skorupa podstawowa, która jest wykonana z konwencjonalnej stali odlewanej odśrodkowo. Druga część walca składa się z cienkiej zewnętrznej skorupy, której grubość np. kilku dziesiątych części cm jest w ścisłym styku z powierzchnią podstawowej skorupy ze stali.

Skorupa zewnętrzna jest wykonana z materiału o dużym współczynniku dyfuzji cieplnej. Ten współczynnik dyfuzji cieplnej jest wprost proporcjonalny do przewodności cieplnej i odwrotnie proporcjonalny do ciepła właściwego i do gęstości materiału. Przykładami materiałów o dużym współczynniku dyfuzji cieplnej są miedź i aluminium.

Jeden sposób skonstruowania walca według przedmiotowego wynalazku polega na płomieniowym natryskiwaniu warstwy miedzi o grubości około 0,508 cm na powierzchnię walca. Walec ten jest stosowany w wydłużonym chwycie gorącego prasowania suszarki impulsowej. Wydłużony chwyt jest tworzony przez ślizgacz. Ślizgacz ten ma gładką łukową powierzchnię o nieco większej krzywiźnie niż powierzchnia walca według wynalazku. Filc przedłużonego chwytu jest przeciągany po powierzchni ślizgacza z prędkością równą powierzchniowej prędkości walca. Wstęga papieru porusza się przy powierzchni walca, a filc dociskowy jest usytuowany pomiędzy filcem a wstęgą. Ślizgacz powoduje przytrzymywanie wstęgi papieru przy walcu na obwodowym odcinku np. 25,4 cm na walcu o średnicy około 1,52 m. Walec obraca się z prędkością powierzchniową rzędu 914 m/min. Filc wydłużonego chwytu, filc dociskowy i wstęga papieru poruszają się wszystkie z taką samą prędkością względem walca.

Sposób obróbki papieru, w którym przepuszcza się wstęgę papieru przez maszynę do wytwarzania papieru w pierwszym kierunku, z prędkością powierzchniową S m/h, przez chwyt utworzony pomiędzy powierzchnią walca a współpracującym członem, przy czym ten chwyt ma długość L mierzoną w pierwszym kierunku w metrach, ogrzewa się powierzchnię walca tak, aby nagrzewać wstęgę papieru przechodzącą przez chwyt pomiędzy walcem a

175 270 współpracującym członem, przy czym stosuje się walec mający wewnętrzną podstawową skorupę z pierwszego materiału i zewnętrzną skorupę z drugiego materiału, według wynalazku charakteryzuje się tym, że intensywnie doprowadza się ciepło do wstęgi papieru za pomocą zewnętrznej skorupy wykonanej z metalu mającego większy współczynnik dyfuzji cieplnej niż materiał podstawowej skorupy i przewyższający 0,09 m²/h, przy czym stosuje się promieniową grubość X zewnętrznej skorupy o wysokim współczynniku dyfuzji cieplnej, mierzoną w metrach, określoną przez wyrażenie:

w którym: a - oznacza współczynnik dyfuzji cieplnej zewnętrznej skorupy, S - oznacza prędkość powierzchniową, natomiast L - oznacza długość chwytu.

Walec jest zbudowany z metylowego cylindra o ciężkich ścianach. Ściana cylindra ma np. grubość kilkunastu cm. Walec ten jest ogrzewany przez grzejniki indukcyjne, które grzeją powierzchnię walca przed wydłużonym chwytem. Kiedy przeprowadza się analizę przenoszenia ciepła pomiędzy walcem a wstęgą, obserwuje się, że tylko zewnętrzna część walca podlega wahaniom temperatury. Jeżeli powierzchnia walca jest ogrzana do temperatury 232°C przez grzejniki indukcyjne, całe wnętrze walca osiągnie temperaturę równowagi 232°C.

Powierzchnia walca, która styka się ze wstęgą, może doznawać spadku temperatury na powierzchni o 93 - 149°C. Jednakże te wahania temperatury występują tylko w wierzchniej warstwie walca o grubości ok. 2,54-7,62 mm. Częścią walca skutecznie przenoszącą ciepło jest zatem tylko cienki, zewnętrzny pierścień. W konwencjonalnym walcu jedynym sposobem zwiększenia przenoszenia ciepła jest zwiększenie temperatury walca, zwiększenie długości chwytu lub zmniejszenie prędkości wstęgi. Wszystkie te trzy ewentualności wiążą się z kosztami i niedogodnościami. Dzięki rozwiązaniu według mniejszego wynalazku zwiększa się przenoszenie ciepła pomiędzy walcem a wstęgą przez zwiększanie współczynnika dyfuzji cieplnej walca dzięki skonstruowaniu go tak, aby zawierał miedzianą warstwę o dokładnie obliczonej głębokości.

Dalsze cele i zalety rozwiązań według wynalazku staną się oczywiste na podstawie następującego szczegółowego opisu przykładów wykonania w połączeniu z załączonymi rysunkami, na których:

Figura 1 jest widokiem z przodu z przekrojem, schematycznie, maszyny do wytwarzania papieru typu szerokiego obszaru lub długiego chwytu, albo przedłużonego chwytu, która wykorzystuje dwuwarstwowy walec według wynalazku.

Figura 2 jest widokiem z przodu z przekrojem, schematycznie, maszyny do wytwarzania papieru typu szerokiego obszaru lub długiego chwytu, albo przedłużonego chwytu, która wykorzystuje rozciągnięty filc wydłużonego chwytu i walec z fig. 1.

Figura 3 jest graficznym przedstawieniem temperatury w funkcji czasu na różnych głębokościach od powierzchni walca z fig. 1.

Figura 4 jest widokiem z przodu z przekrojem, schematycznie, kalandra, który wykorzystuje dwuwarstwowy walec według przedmiotowego wynalazku.

Nawiązując bardziej szczegółowo do fig. 1 - 4, gdzie podobne oznaczenia odnoszą się do podobnych części, na fig. 1 przedstawiona jest impulsowa suszarka 20. Ta impulsowa suszarka 20 zawiera dociskowy walec 22, który tworzy chwyt 26 ze ślizgaczem 24. Ślizgacz 24 jest wyposażony we wklęsłą powierzchnię zwróconą do walca 22 i jest zamontowany tak, że jest spychany w kierunku do walca 22. Pomiędzy walcem 22 a ślizgaczem 24 powstaje dociskowy chwyt 26. Wstęga papieru 28 przechodząca poprzez ten chwyt 26 jest poddawana działaniu ciśnienia przez dłuższy czas. Pod wstęgą 28 porusza się filc dociskowy 32, a taśma 30 o obiegu zamkniętym przechodzi przez chwyt nad ślizgaczem 24 pod filcem 32.

Pomiędzy ślizgacz 24 a taśmę 30 doprowadzany jest olej. Olej ten powoduje powstawanie hydrodynamicznego klina płynowego pomiędzy taśmą 30 a ślizgaczem 24. Ten

175 270 płynowy klin przenosi ciśnienie na wstęgę, równocześnie zapewniając smarowanie podczas ruchu wstęgi 28 poprzez chwyt 26. Dociskowy filc 32 przechodzi przez chwyt 26 pod wstęgą papieru 28, poruszając się po taśmie 30. Papierowa wstęga 28, dociskowy filc 32 i taśma 30, jak również walec 22 są sprzężone ze sobą, a więc napędzane z taką samą prędkością. Wstęga papieru 28 nie podlega więc znacznej sile ścinającej, ponieważ nie ma względnego ruchu w płaszczyźnie wstęgi 28 oraz dociskowego filcu 32 i powierzchni 34 dociskowego walca 22. Wstęga papieru 28 podlega zatem głównie siłom ściskającym, gdy porusza się poprzez wydłużony chwyt 26. Skutkiem działania tej siły ściskającej jest doprowadzenie wstęgi do ścisłego styku z powierzchnią 34 dociskowego walca 22.

Ścisłe sprzężenie wstęgi 28 z powierzchnią 34 walca dociskowego pod ciśnieniem ułatwia szybką wymianę ciepła pomiędzy powierzchnią 34 walca 22 a wstęgą 28. Szybkie przenoszenie ciepła pomiędzy walcem 22 a wstęgą 28 wywołuje nie całkiem zrozumiały mechanizm suszenia, który jest charakterystyczny dla tej suszarki impulsowej. Szybkie grzanie wstęgi papierowej powoduje parowanie części wody zawartej w tej wstędze. Para, która została wytworzona z wody zawartej we wstędze, jest chwytania pomiędzy powierzchnią 34 walca 22 a wstęgą 28 papieru. Jej jedyna droga ucieczki jest poprzez wstęgę 28 papieru w dociskowy filc 32. Szybki ruch do dołu pary z górnej powierzchni wstęgi 28 papieru do dołu w filc dociskowy 32 powoduje wdmuchiwanie wody zawartej we wstędze 28 w filc 32. Proces ten, nazywany suszeniem impulsowym, powoduje szybkie usunięcie wody ze wstęgi 28 papieru.

Dociskowy walec 22 w impulsowej suszarce 20 ma wydajność lepszą w porównaniu z konwencjonalną suszarką impulsową dzięki konstrukcji walca 22. Walec 22 ma metalową podstawową skorupę 38 wykonaną z konwencjonalnej stali. Ta podstawowa skorupa 38 jest pokryta zewnętrzną skorupą 40, która jest wykonana z materiału o dużym współczynniku dyfuzji ciepła, takiego jak miedź. Należy zauważyć, że walce pokazane na rysunkach nie są przedstawione dokładnie w skali i zewnętrzna skorupa może być pokazana z przesadą. Zewnętrzna skorupa 40 jest ściśle dołączona do zewnętrznej powierzchni 42 podstawowej skorupy 38. Metalowa podstawowa skorupa 38 tworzy konstrukcyjne podparcie dla zewnętrznej skorupy 40. Zwiększone rozpraszanie ciepła przez zewnętrzną warstwę miedzi może dwukrotnie zwiększyć przenoszenie ciepła pomiędzy walcem 22 a wstęgą 28 papieru. Typowa suszarka impulsowa zawiera dociskowy chwyt, w którym walec dociskowy osiąga temperaturę powyżej 93 - 149°C, a korzystnie w zakresie 232 - 288°C. Typowa suszarka impulsowa może wykorzystywać rozległy chwyt dociskowy z zastosowaniem ślizgacza, który dociska nieprzepuszczalny filc do walca grzanego indukcyjnie. Wysoka temperatura powierzchni szybko nagrzewa wilgotną wstęgę, gdy przechodzi ona przez chwyt, i zmiękcza włókna papieru. Powoduje to znaczne usuwanie wody i zwiększenie właściwości wytrzymałościowych arkusza.

Możliwość zwiększenia przenoszenia ciepła przez zastosowanie cienkiej zewnętrznej skorupy 40 o zwiększonym współczynniku dyfuzji umożliwia skonstruowanie suszarek impulsowych, by osiągnąć wybrane korzystne wyniki. Po pierwsze temperaturę powierzchni walca 22 można obniżyć i nadal zapewniać ten sam poziom grzania. Przezwycięża to kilka problemów związanych z wysokimi temperaturami skorupy. Wysokie temperatury mogą powodować zestarzenie się filcu dociskowego, wyrywanie włókien z powierzchni wstęgi, nadmierne naprężenia powłoki walca i przegrzewanie się łożysk. Po drugie, do papieru można dostarczać więcej ciepła, aby usuwać więcej wilgoci. Po trzecie, można zwiększyć prędkość wstęgi 28, utrzymując stałe wprowadzanie i stałą wydajność suszenia. W aktualnych zoptymalizowanych konstrukcjach wykorzystujących walec dociskowy 22 z zewnętrzną skorupą o dużym współczynniku dyfuzji cieplnej mogą być uzyskane wszystkie te trzy zalety niższej temperatury walca dociskowego, wyższej prędkości pracy i pełniejszego suszenia wstęgi papieru 28.

Na figurze 1 przedstawiono przekrój poprzeczny impulsowej suszarki 20 z ulepszonym dociskowym walcem 22, wzięty wzdłuż kierunku ruchu wstęgi papieru 28. Jak to zauważą fachowcy w dziedzinie wytwarzania papieru, szerokość wstęgi papieru 28 w kierunku w poprzek maszyny normalnie będzie wynosić 2,54 - 10,16 m, przy czym części składowe

175 270 suszarki impulsowej, takie jak walec 22, są na ogół nieco dłuższe zgodnie z wymaganiami stawianymi przez ich konkretne zadanie.

Taśma 30 o obiegu zamkniętym i jej podpora 44 są konwencjonalne. Taśma 30 tworzy zamkniętą pętlę. Jej szerokość w poprzek maszyny jest większa niż szerokość walca dociskowego 22, tak że końce taśmy (nie pokazano) mogą być uszczelnione względem kołowych obudów (nie pokazano), które przyjmują szczelnie końce taśmy, tak że w uszczelnionej taśmie 30 zawarty jest olej smarujący chwyt. Wewnątrz taśmy 30 umieszczona jest nieruchoma belka 33. Belka ta wspiera przestawnie ślizgacz 24 za pomocą hydraulicznej komory 35, w której umieszczony jest tłok 37. Ślizgacz jest wsparty przechylnie na wałeczku 39 osadzonym w zwróconym do dołu rowku w ślizgaczu 24 i w zwróconym do góry rowku w tłoku 37. Tłok jest popychany do góry przez ciśnienie płynu pod tłokiem w komorze 35, która ma kształt podłużnej szczeliny przyjmującego suwliwie tłok i przebiegającej na całej szerokości maszyny poniżej ślizgacza 24. Taśma 30 jest prowadzona za pomocą krzywych bocznych prowadnic 41 i 43, górnych prowadnic 45 i 47 i dolnej prowadnicy 49. Prowadnice te są przestawnie przymocowane do belki 33 i służą do stabilizowania taśmy 30 podczas jej uruchamiania. Prowadnice te stabilizują również taśmę 30, gdyby podczas normalnego działania wystąpiło jakieś trzepotanie lub niestabilność.

Kiedy taśma 30 osiągnie już swą prędkość roboczą, siła odśrodkowa będzie powodować przyjmowanie przez taśmę 30 kształtu naturalnie kołowego poza przechodzeniem przez chwyt 26 pomiędzy ślizgaczem 24 a walcem dociskowym 22. Przy tej prędkości siły odśrodkowe będą normalnie trzymać taśmę 30 w niewielkiej odległości od prowadnic 41, 43, 45, 47 i 49.

Dociskowy filc 32 jest wsparty na wałku wejściowym 46 i na wałku wyjściowym 48. Wejściowy wałek 46 filcu dociskowego i wyjściowy wałek 48 będą typowo miały średnicę 61 cm, podczas gdy średnica walca dociskowego wynosi 1,52 m. Wałki 46, 48 służą do doprowadzania filcu dociskowego do położenia przeprowadzania poprzez chwyt 26 impulsowej suszarki 20. Dociskowy filc 32 po zejściu z wyjściowego wałka 48 jest obrabiany przez suszarkę filcu (nie pokazana), która usuwa wodę i nadmiar wilgoci z filcu 32 zanim powróci on do powtórnego wykorzystania na wejściowy wałek 46.

Dociskowy walec 22, pokazany na fig. 1, wykorzystuje- hydrauliczny baryłkowy mechanizm sterujący 50, który ma nie obracającą się baryłkową belkę wsporczą 52. Ta baryłkowa belka wsporcza ma otwór 54, który doprowadza olej do tłokowych komór 56, które poruszają tłoki 58 w kierunku do wewnętrznej powierzchni 60 metalowej podstawowej skorupy 38. Tłoki 58, które są rozmieszczone w odstępach wzdłuż środkowej belki lub wału 50, służą do zapewnienia stałego docisku pomiędzy dociskowym walcem 22 a 24. Na fig. 1 pokazany jest schematycznie indukcyjny grzejnik 62. Ma on uzwojenia 64, które są zasilane prądem o wysokiej częstotliwości. Konstrukcja indukcyjnego grzejnika 62 jest konwencjonalna. Wykorzystuje on drgające pola magnetyczne wytwarzane przez prąd przemienny wysokiej częstotliwości, które tworzą prądy wirowe w powierzchni 40 walca 22. Te indukowane prądy powodują nagrzewanie rezystancyjne powierzchni 40 do żądanej temperatury.

Z punktu widzenia przenoszenia ciepła skorupa 40 jest w przybliżeniu pół-nieskończoną płytą. Dzieje się tak dlatego, ponieważ dany segment walca jest w chwycie przez bardzo krótki czas. Przy zewnętrznym indukcyjnym grzaniu skorupy 40 cały walec pracuje z jednakową temperaturą od wnętrza 60 do strony zewnętrznej 34 za wyątkiem cienkiej zewnętrznej warstwy, która podlega cyklicznym wahaniom temperatury. Skuteczna głębokość tej zewnętrznej warstwy może być oceniona według następującego wyrażenia:

gdzie:

X = głębokość warstwy, która podlega cyklicznym wahaniom temperatury, w m, S = prędkość powierzchni walca dociskowego w m/h,

L = długość chwytu w m, a = współczynnik dyfuzji cieplnej powierzchni zewnętrznej w m²/h.

175 270

Głębokość ta jest oceniana przy założeniu, że powierzchnia podlega stopniowej zmianie temperatury. W praktyce zmiana ta nie będzie gwałtowna, a więc powyższa ocena będzie miała tendencję do zawyżenia.

Figura 3 jest graficzną reprezentacją wahań w czasie temperatury powierzchni walca i trzech punktów na kolejno coraz większej głębokości. Na fig. 3 na osi pionowej podano temperaturę, a na osi poziomej czas. Najwyższa krzywa 66 przedstawia temperaturę na powierzchni walca w funkcji czasu. Ponieważ dociskowy walec 22 ma średnicę w przybliżeniu około 1,52 m, jego obwód wynosi w przybliżeniu 4,88 m. Długość chwytu 26, pokazanego na fig. 1, wynosi 25,4 cm, na skutek czego walec jest odsłonięty dla papierowej wstęgi 28 przez około 5% czasu swego pełnego obrotu. Górna krzywa 66 ma powtarzalny kształt 68 przebiegu piłokształtnego, który przedstawia temperaturę powierzchni dla całego obrotu bębna 22.

Przyjmując za punkt początkowy gwałtowny spadek temperatury 70, który reprezentuje zetknięcie się powierzchni 34 walca 22 z papierową wstęgą 28, na skali z fig. 3, gdzie cały czas styku wstęgi stanowi 5% długości fali 68, ten spadek temperatury na powierzchni jest zasadniczo natychmiastowy. Powierzchnia 34 walca 22 utrzymuje następnie temperaturę papieru wstęgi 28, gdy jest ona nagrzewana przez kontakt z walcem. Gdy punkt na powierzchni wyjdzie z chwytu, podlega on stopniowemu wzrostowi temperatury 72, gdy ciepło przechodzi z wnętrza walca w kierunku do powierzchni o niższej temperaturze. Wreszcie, powierzchnia walca podlega w 74 stopniowemu wzrostowi temperatury, gdy porusza się ona obok indukcyjnego grzejnika 62. Potem temperatura pozostaje stała, aż znowu w miejscu 70 następuje styk z papierową wstęgą 28.

Drugi wykres 75 przedstawia przebieg temperatury w dowolnym punkcie na pewnej głębokości od powierzchni 34 walca 22. Długość fali 76 tej drugiej krzywej 75 jest taka sama jak długość fali 70 krzywej 66 temperatury na powierzchni. Jednakże zmiana temperatury jest mniej gwałtowna, gdy ten punkt reprezentowany przez krzywą 75 jest nieco oddalony od powierzchni.

Trzecia krzywa 78 ma długość fali 80, która jest identyczna jak długości fali 76, 68 i jest zależna od prędkości obrotowej walca 22. Krzywa te reprezentuje punkt bardziej oddalony od walca niż krzywa 75 i pokazuje jak są wytłumiane zmiany temperatury powodowane przez cykliczną naturę powierzchni 34 wchodzącej w styk z walcem i nagrzewanej przez indukcyjny grzejnik 62 przy większych głębokościach w walcu.

Czwarta krzywa 82 przedstawia temperaturę stałą w czasie. Przedstawia ona przybliżoną głębokość, na której powyższe równanie nie przewiduje żadnych wahań temperatury. Jest to również głębokość, przy której współczynnik dyfuzji cieplnej materiału nie jest już ważny dla sterowania przepływem ciepła pomiędzy walcem 22 a wstęgą papieru 28.

Współczynnik dyfuzji cieplnej (a) jest określony jako:

a =k/pc gdzie:

a = współczynnik dyfuzji cieplnej, k = przewodność cieplna, c = ciepło właściwe, p = gęstość.

Skorupa z żeliwa stopowego ma współczynnik dyfuzji cieplnej tylko około 0,056 0,065 m²/h, podczas gdy współczynnik dyfuzji cieplnej aluminium wynosi 0,307 m²/h, a miedzi w przybliżeniu 0,409 m2/h.

175 270

Tabela

Współczynnik dyfuzji cieplnej (m²/h)	Długość chwytu (^cm)	Prędkość wstęgi (m/min.)	Głębokość skuteczna (^cm)
0,065	25,4	914	0,218
0,186	25,4	914	0,371
0,279	25,4	914	0,455
0,372	25,4	914	0,523
0,065	2,54	914	0,069
0,186	2,54	914	0,117
0,279	2,54	914	0,152
0,372	2,54	914	0,165
0,065	25,4	1828	0,155
0,186	25,4	1828	0,262
0,279	25,4	1828	0,320
0,372	25,4	1828	0,371

W tabeli kolumna pierwsza zawiera różne wartości współczynnika dyfuzji. Wartość 0,065 m²/h odpowiada z grubsza typowemu materiałowi, z którego wykonywane są walce dociskowe. Współczynnik dyfuzji cieplnej 0,279 m2/h odpowiada aluminium, a współczynnik dyfuzji cieplnej 0,372 m2/h odpowiada miedzi.

W tabeli podano dwie pospolicie występujące długości chwytu w cm, przy czym 25,4 odpowiada wydłużonemu chwytowi typowej suszarki impulsowej, a 2,54 odpowiada zastosowaniu w typowym kalandrze, jak pokazano na fig. 4. Podano dwie prędkości wstęgi w metrach na minutę. 914 m/min. jest typową prędkością w nowoczesnych maszynach do produkcji papieru, a 1 828 m/min.e jest w przybliżeniu górną granicą zakresu prędkości papieru aktualnie dyskutowaną w przemyśle.

Tabela podaje, że przybliżona maksymalna promieniowa grubość zewnętrznej powierzchniowej skorupy 40 musi wynosić tylko w przybliżeniu 5,08 mm przy przedstawionej kombinacji współczynnika dyfuzji cieplnej, długości chwytu i prędkości wstęgi. W połączeniu z fig. 3 tabela przedstawia również dwuwarstwową konstrukcję dociskowego walca 22.

Objętościowe ciepło właściwe, to znaczy ilość energii cieplnej na jednostkę objętości, jest w dużym przybliżeniu stałe dla szerokiego zakresu metali, ponieważ metale o małej gęstości mają tendencję do posiadania dużego ciepła właściwego, a metale o dużej gęstości mają małe ciepło właściwe, ale więcej materiału na jednostkę objętości. Objętość materiału podlegającemu cyklicznemu grzaniu jest zatem dobrym wskaźnikiem całkowitej ilości ciepła dostarczanego przez walec 22 do wstęgi papieru podczas swego cyklicznego kontaktu ze wstęgą papieru 22.

Na fig. 3 można patrzeć rozumiejąc, że głębokość punktów odpowiadają cych krzywym 75, 78 i 82 podwaja się, gdy zwiększa się dwukrotnie skuteczna głębokość, jak podano w tabeli. Zatem przejście od walca ze stali stopowej o skutecznej głębokości wynoszącej 0,218 cm do miedzi o skutecznej głębokości 0,523 cm oznacza, że więcej niż dwukrotnie większa objętość materiału podlega cyklicznym wahaniom temperatury. Przepływ ciepła podczas danego cyklu jest zatem z grubsza dwukrotnie większy.

Innym wnioskiem wynikającym z tabeli jest to, że gdy zmniejsza się długość chwytu, maleje również skuteczna głębokość, tak że w kalandrze, jak pokazano na fig. 4, gdzie chwyt 76 wynosi 1,27 - 3,81 cm bardzo cienkie, silnie przewodzące zewnętrzne skorupy 78 skutecznie powodują gwałtowny wzrost przenoszenia ciepła.

Walce dociskowe 22 są konwencjonalnie wytwarzane przez odśrodkowe odlewanie żeliwa w chłodzonej formie. Odlewanie odśrodkowe do skorupy zimnego metalu typowo daje w wyniku walec o dużej twardości powierzchniowej i wewnętrznej ciągliwości. Zewnętrzna skorupa z materiału o większym współczynniku dyfuzji cieplnej, takiego jak miedź lub aluminium, będzie korzystnie natryskiwana na zewnętrzną powierzchnię 42 przez natryski10

175 270 wanie roztopionego metalu na tę powierzchnię. Typowe sposoby natryskiwania metalu obejmują piaskowanie powierzchni walca w celu odsłonięcia powierzchni, do której natryskiwany metal będzie przywierać, nagrzewanie drutu żądanego metalu łukiem elektrycznym lub plazmą i natryskiwanie uzyskanego metalu na powierzchnię 42 metalowej podstawowej skorupy 38. Typowo natryskiwanie metalem będzie przeprowadzane podczas wirowania podstawowej skorupy 38, przy czym będą nakładane kolejne warstwy natryskiwanego metalu aż do osiągnięcia żądanej grubości. Następnie powierzchnia walca jest wykańczana w celu uzyskania żądanej gładkości powierzchni walca dociskowego w suszarce impulsowej lub walca kalandrowego w kalandrze.

Jeden możliwy sposób tworzenia zewnętrznej skorupy obejmuje odśrodkowe odlewanie cienkiej zewnętrznej warstwy najpierw przypuszczalnie przez natryskiwanie roztopionego metalu w chłodzoną odśrodkową formę, a następnie przez odlewanie stalowej podstawowej skorupy 42 na tę zewnętrzną skorupę 40. Sposób ten wymagałby zabezpieczenia przed powstawaniem utlenionej powłoki na zewnętrznej skorupie 40, tak aby wytworzyć wiązanie cząsteczkowe pomiędzy zewnętrzną skorupą 40 a podstawową skorupą 38.

Inne możliwe sposoby obejmują chemiczne lub elektryczne osadzanie z roztworu na powierzchni 42 podstawowej skorupy 38. Przy osadzaniu chemicznym ważne jest unikanie porowatości w osadzonym metalu. Innym możliwym sposobem, zwłaszcza dla bardzo cienkich warstw, takich jak stosowane w kalandrze, byłoby naparowywanie.

Figura 2 przedstawia alternatywną suszarkę impulsową 120, która ma walec dociskowy 122 i tworzy wydłużony chwyt 126 pomiędzy ślizgaczem 124 a powierzchnią 134 walca 122. Impulsowa suszarka 120 wykorzystuje nieprzepuszczalny filc 130 wydłużonego chwytu. Ślizgacz 124 ma wklęsłą powierzchnię zwróconą do walca i jest zamontowany tak, że jest dociskany w kierunku do walca 122. Chwyt 126 poddaje wstęgę papieru 128 przechodzącą przez chwyt działaniu ciśnienia przez długi czas. Filc 130 chwytu przechodzi przez ten chwyt pomiędzy ślizgaczem 124 a walcem 122.

Pomiędzy ślizgacz a filc 130 doprowadzany jest olej. Olej ten powoduje powstawanie hydrodynamicznego klina płynu pomiędzy filcem 130 a ślizgaczem 124. Ten płynowy klin przenosi ciśnienie na wstęgę, równocześnie smarując ruch filcu przez chwyt 126. Dociskowy filc 132 przechodzi przez chwyt 126 pod wstęgą papieru 128 a na filcu 130. Wstęga papieru 128, dociskowy filc 132 i filc 130, jak również walec 122 są napędzane z taką samą prędkością przez swe wzajemne sprzężenie przez siłę tarcia. Wstęga papieru 128 nie doznaje przy tym znacznego działania ścinającego, ponieważ nie ma względnego ruchu w płaszczyźnie wstęgi 128 i dociskowego filcu 132 oraz powierzchni 134 dociskowego walca 122. Wstęga papieru 128 podlega zatem zasadniczo sile ściskającej podczas swego ruchu przez wydłużony chwyt 126. Ta siła ściskająca powoduje doprowadzenie wstęgi do ścisłego styku z powierzchnią 134 dociskowego walca 22.

W sposób podobny jak w suszarce 20 dociskowy walec 122 w impulsowej suszarce 120 ma lepszą wydajność w porównaniu z konwencjonalną suszarką impulsową. Walec 122 ma metalową podstawową skorupę 138 wykonaną z konwencjonalnej stali. Ta podstawowa skorupa 138 jest pokryta zewnętrzną skorupą 140, która jest wykonana z materiału o dużym współczynniku dyfuzji cieplnej. Zewnętrzna skorupa 140 jest ściśle złączona z zewnętrzną powierzchnią 142 podstawowej skorupy 138. Ta metalowa podstawowa skorupa 138 stanowi konstrukcyjne podparcie dla zewnętrznej skorupy 140.

Filc 130 i jego podpora są konwencjonalne. Filc 130 tworzy zamkniętą pętlę. Ma on szerokość w poprzek maszyny większą niż dociskowy walec 122, tak że krawędzie taśmy (nie pokazana) przebiegają przy krawędziach wstęgi papieru 128. Nieruchoma belka 133 usytuowana jest poniżej filcu 130 i ślizgacza 124. Belka ta przestawnie wspiera ślizgacz 124 za pomocą hydraulicznej komory 135, w której umieszczony jest tłok 137. Ten tłok 137 jest spychany do góry przez ciśnienie płynu pod tłokiem 137 w komorze 135, która ma kształt podłużnej szczeliny przyjmującej suwliwie tłok i rozciągającej się na całej szerokości maszyny pod ślizgaczem 124. Filc 130 jest prowadzony za pomocą górnych prowadzących wałków 141 i 143 oraz dolnych prowadzących wałków 145 i 147, jak również za

175 270 pomocą naciągającego wałka 149. Naciągający wałek 149 jest zamontowany przestawnie, aby zmieniać naprężenie filcu 130.

Dociskowy filc 132 jest wsparty na wejściowym wałku 146 i wy'ściowym wałku 148. Wejściowy wałek 146 filcu dociskowego i wyjściowy wałek 148 będą typowo miały średnicę 0,61 m, przy czym odpowiednia średnica walca dociskowego wynosi około 1,52 m. Wałki 146, 148 służą do doprowadzania dociskowego filcu 132 do położenia przeprowadzania przez chwyt 126 impulsowej suszarki 120. Dociskowy filc 132 po opuszczeniu wyjściowego wałka 148 jest obrabiany przez suszarkę filcu (nie pokazano), która usuwa wodę i nadmiar wilgoci z filcu 132 zanim powróci on do powtórnego użycia na wejściowy wałek 146.

Dociskowy walec 122 na fig. 2 nie został pokazany z zastosowaniem hydraulicznego baryłkowego mechanizmu sterowania. Utworzony jest natomiast walec 122 o średnicy większej w środku i zwężający się stożkowo wzdłuż osi. Niedogodnością przy stosowaniu baryłkowatego walca 122 jest to, że ciśnienie jest wytwarzane tylko dla jednego poziomu ciśnienia pomiędzy walcem 122 a ślizgaczem 124. Może być zatem pożądane zastosowanie aktywnej wypukłości, jeśli potrzebny jest pewien zakres ciśnień suszenia. Na fig. 2 przedstawiono schematycznie indukcyjny grzejnik 162. Ma on uzwojenia 164, które są zasilane prądem wysokiej częstotliwości. Indukcyjny grzejnik 162 ma konstrukcję konwencjonalną. Wykorzystuje on drgające pola magnetyczne wytwarzane przez prąd przemienny wysokiej częstotliwości, które wytwarzają prądy wirowe w powierzchni 140 walca 122. Te indukowane prądy powodują rezystancyjne nagrzewanie powierzchni 134 do żądanej temperatury.

Figura 4 przedstawia zastosowanie walca 86, który ma zewnętrzną skorupę 87 o dużym współczynniku dyfuzji cieplnej, w kalandrze 84. Kalandry są stosowane do wygładzania i polepszania powierzchniowego wykończenia wstęgi papieru 98.

Figura 4 jest schematyczną ilustracją konstrukcji maszyny lub kalandra maszynowego 84. Kalander ten zawiera zespół kalandrowy, złożony z walców kalandrowych 86, 88, 90 i 92. Kalandry mogą typowo mieć twardy chwyt pomiędzy twardymi walcami lub też mogą mieć miękki chwyt, w którym twarde walce 86, 90 są usytuowane na przemian z miękkimi walcami 88, 92 złożonymi ze sprężystych włókien, przy czym konstrukcja jest konwencjonalna. Kalander z miękkim chwytem typowo ma chwyty 94 o długości 1,27 - 3,81 cm. Kalandrowy walec 86 może być podgrzewany podczerwienią lub indukcyjnie. Kiedy stosowany jest walec kalandrowy posiadający metalową podstawową skorupę 96 i zewnętrzną skorupę 87 o dużym współczynniku dyfuzji cieplnej, uzyskuje się lepsze przenoszenie ciepła pomiędzy walcem 86 a wstęgą papieru -98. Zwiększa to wydajność kalandra 84.

Jak pokazano w tabeli, kalandry, ze względu na swą krótszą długość chwytu, wymagają cieńszych skorup o dużym współczynniku dyfuzji cieplnej, w pobliżu 0,152 cm. Stosunkowo niewielka promieniowa grubość zewnętrznej skorupy może zatem ułatwiać tworzenie tego walca, który nadaje się wtedy lepiej do chemicznego osadzania cienkiej warstwy. Ta stosunkowo cienka warstwa oznacza również to, że kiedy będą dostępne niemetaliczne powłoki o dużej przewodności cieplnej, takie jak diamentowe, może stać się możliwe powlekanie walców materiałami takimi, jak naparowywany diament.

Jest rzeczą zrozumiałą, że kiedy wzrasta prędkość wstęgi, maleje wymagana grubość zewnętrznej skorupy o dużym współczynniku dyfuzji cieplnej.

Chociaż przedstawione powyżej równanie na skuteczną głębokość, jak zamieszczono w tabeli, podaje maksymalną skuteczną głębokość przenoszenia ciepła w materiale walca, stosowanie głębokości mniejszych niż ta maksymalna skuteczna głębokość będzie jednak służyć zwiększeniu możliwości przenoszenia ciepła przez walec 122.

Jest rzeczą zrozumiałą, że długości chwytu, średnice walców i temperatury walców są ilustracyjne, podane na zasadzie przykładu, i że w innych zakresach temperatur, wielkości walców i długości chwytów można korzystnie stosować walec 22 według wynalazku.

Ponadto, tam, gdzie przedstawiono baryłkowy mechanizm wsporczy, walec może mieć obrobioną baryłkową powierzchnię, na której osadzona jest lub utworzona cienka zewnętrzna skorupa o dużym współczynniku dyfuzji cieplnej.

175 270

Należy również uwzględnić, że chociaż materiały takie jak miedź i aluminium mają współczynniki dyfuzji cieplnej wynoszące 0,279 m2/h lub więcej, współczynniki dyfuzji cieplnej w zakresie 0,0929 m2/h mogłyby być praktyczne w pewnych okolicznościach.

Zrozumiałe jest, że wynalazek ten nie jest ograniczony do przedstawionej tu i opisanej szczególnej konstrukcji i układu części, ale obejmuje takie zmodyfikowane postacie, które mieszczą się w zakresie zastrzeżeń patentowych.

147

175 270

TEMPERATURA

175 270

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Ogrzewany walec do obróbki papieru w maszynie do wytwarzania papieru, mający podstawową skorupę złożoną z pierwszego materiału, przy czym skorupę tę stanowi cylinder posiadający wewnętrzny promień i zewnętrzny promień oraz cylindryczną powierzchnię; zewnętrzną skorupę z drugiego materiału, przykrywającą podstawową skorupę i wspartą na niej, przy czym zewnętrzna skorupa ma wewnętrzny promień i zewnętrzny promień, a ponadto różnica pomiędzy zewnętrznym a wewnętrznym promieniem zewnętrznej skorupy jest mniejsza niż różnica pomiędzy zewnętrznym a wewnętrznym promieniem podstawowej skorupy, znamienny tym, że pierwszy materiał stanowi pierwszy metal o dużej wytrzymałości i małym współczynniku dyfuzji cieplnej, tak, że podstawowa skorupa (38) stanowi podporę dla obciążeń mechanicznych, natomiast drugi materiał stanowi drugi metal wybrany z grupy złożonej z aluminium i miedzi, przy czym ten drugi metal ma większy współczynnik dyfuzji cieplnej niż pierwszy metal, tak, że zewnętrzna skorupa (40) zapewnia lepsze przenoszenie ciepła do wstęgi papieru (28).
2. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że metalowa, zewnętrzna skorupa (40) jest wsparta przez podstawową skorupę (38) tak, że ta zewnętrzna skorupa (40) znajduje się w ścisłym styku z cyllndryczną powierzchnią podstawowej skorupy (38), a w bliskim sąsiedztwie zewnętrznej skorupy (40) jest usytuowany indukcyjny grzejnik (62) ogrzewający tę zewnętrzną skorupę (40), przy czym zewnętrzna skorupa (40) ma promieniową grubość mniejszą niż 0,254 cm.
3. Walec według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zewnętrzna skorupa (40) jest wykonana z drugiego metalu natryśniętego na podstawową skorupę (38).
4. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że różnica pomiędzy zewnętrznym promieniem a wewnętrznym promieniem zewnętrznej skorupy (40) jest mniejsza niż 0,762 cm.
5. Walec według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszym materiałem jest stop stalowy.
6. Sposób obróbki papieru, w którym przepuszcza się wstęgę papieru przez maszynę do wytwarzania papieru w pierwszym kierunku, z prędkością powierzchniową S m/h, przez chwyt utworzony pomiędzy powierzchnią walca a współpracującym członem, przy czym ten chwyt ma długość L mierzoną w pierwszym kierunku w metrach, ogrzewa się powierzchnię walca tak, aby nagrzewać wstęgę papieru przechodzącą przez chwyt pomiędzy walcem a współpracującym członem, przy czym stosuje się walec mający wewnętrzną podstawową skorupę z pierwszego materiału i zewnętrzną skorupę z drugiego materiału, znamienny tym, że intensywnie doprowadza się ciepło do wstęgi papieru (28) za pomocą zewnętrznej skorupy (40) wykonanej z metalu mającego większy współczynnik dyfuzji cieplnej niż materiał podstawowej skorupy (38) i przewyższający 0,09 m2/h, przy czym stosuje się promieniową grubość X zewnętrznej skorupy (40) o wysokim współczynniku dyfuzji cieplnej, mierzoną w metrach, określoną przez wyrażenie:

w którym: a - oznacza współczynnik dyfuzji cieplnej zewnętrznej skorupy (40), S- oznacza prędkość powierzchniową, natomiast L - oznacza długość chwytu.