I produktionsprocessen for papirmaskiner spiller forskellige ruller en uundværlig rolle, lige fra afvanding af våde papirbaner til fastgørelse af tørre papirbaner. Som en af ​​kerneteknologierne i designet af papirmaskinruller bestemmer "krone" - på trods af den tilsyneladende lille geometriske forskel, den indebærer - direkte ensartetheden og stabiliteten af ​​papirkvaliteten. Denne artikel vil omfattende analysere kroneteknologien i papirmaskinruller ud fra aspekter som definition, arbejdsprincip, klassificering, nøglefaktorer i design og vedligeholdelse og afsløre dens vigtige værdi i papirproduktion.

1. Definition af krone: Betydelig funktion i mindre forskelle

"Krone" (udtrykt på engelsk som "Crown") refererer specifikt til en særlig geometrisk struktur af papirmaskinruller langs den aksiale retning (i længderetningen). Diameteren af ​​​​valsens midterområde er lidt større end diameteren af ​​​​endeområderne og danner en kontur, der ligner en "taljetromle". Denne diameterforskel måles normalt i mikrometer (μm), og kroneværdien for nogle store pressevalser kan endda nå 0,1-0,5 mm.

Kerneindikatoren for måling af kronedesign er "kroneværdien", der beregnes som forskellen mellem den maksimale diameter af rullelegemet (normalt midt i den aksiale retning) og diameteren af ​​rulleenderne. I bund og grund involverer kronedesign forudindstilling af denne lille diameterforskel for at udligne "midterste sag"-deformationen af ​​rullen forårsaget af faktorer som kraft- og temperaturændringer under den faktiske drift. I sidste ende opnås en ensartet fordeling af kontakttrykket over hele bredden af ​​rulleoverfladen og papirbanen (eller andre kontaktkomponenter), hvilket lægger et solidt fundament for papirkvalitet.

2. Kronens kernefunktioner: Kompensation af deformation og opretholdelse af et ensartet tryk

Under drift af papirmaskinruller er deformation uundgåelig på grund af mekaniske belastninger, temperaturændringer og andre faktorer. Uden kronedesign vil denne deformation føre til ujævnt kontakttryk mellem rulleoverfladen og papirbanen - "højere tryk i begge ender og lavere tryk i midten" - hvilket direkte forårsager alvorlige kvalitetsproblemer såsom ujævn basisvægt og ujævn afvanding af papiret. Kerneværdien af ​​krone ligger i aktivt at kompensere for disse deformationer, hvilket specifikt afspejles i følgende aspekter:

2.1 Kompensation for deformation ved valsebøjning

Når kernevalser i papirmaskiner, såsom pressevalser og kalandrervalser, er i drift, skal de udsætte papirbanen for et betydeligt tryk. For eksempel kan det lineære tryk fra pressevalser nå 100-500 kN/m. For ruller med et stort forhold mellem længde og diameter (f.eks. kan længden af ​​pressevalser i brede papirmaskiner være 8-12 meter), opstår der elastisk deformation af nedadgående bøjning i midten under tryk, svarende til en "skulderstangbøjning under belastning". Denne deformation forårsager for højt kontakttryk mellem rulleenderne og papirbanen, mens trykket i midten er utilstrækkeligt. Følgelig bliver papirbanen overafvandet i begge ender (hvilket resulterer i høj tørhed og lav basisvægt) og underafvandet i midten (hvilket resulterer i lav tørhed og høj basisvægt).

Kronedesignets "tromleformede" struktur sikrer dog, at hele rullens overflade forbliver i parallel kontakt med papirbanen, efter at rullen er bøjet, hvilket opnår ensartet trykfordeling. Dette imødegår effektivt de kvalitetsrisici, der forårsages af bøjningsdeformation.

2.2 Kompensation for termisk deformation af ruller

Nogle valser, såsom styrevalser og kalandrvalser i tørresektionen, undergår termisk udvidelse under drift på grund af kontakt med højtemperaturpapirbaner og dampopvarmning. Da den midterste del af valsekroppen opvarmes mere fuldstændigt (enderne er forbundet med lejer og afgiver varme hurtigere), er dens termiske udvidelse større end endernes, hvilket fører til en "midterbule" på valsekroppen. I dette tilfælde vil brugen af ​​et konventionelt kronedesign forværre det ujævne kontakttryk. Derfor skal en "negativ krone" (hvor diameteren af ​​den midterste del er lidt mindre end endernes, også kendt som "omvendt krone") designes for at udligne den yderligere bule forårsaget af termisk udvidelse og sikre et ensartet kontakttryk på valseoverfladen.

2.3 Kompensation for ujævnt slid på rulleoverfladen

Under langvarig drift oplever nogle valser (såsom pressegummivalser) hyppigere friktion ved papirbanens kanter (da papirbanens kanter har tendens til at bære urenheder), hvilket resulterer i hurtigere slid i enderne end i midten. Uden kronedesign vil valsens overflade vise en "bule i midten og synke i enderne" efter slid, hvilket igen påvirker trykfordelingen. Ved at forudindstille kronen kan ensartetheden af ​​valsens overfladekontur opretholdes i den tidlige fase af sliddet, hvilket forlænger valsens levetid og reducerer produktionsudsving forårsaget af slid.

3. Klassificering af kroner: Tekniske valg tilpasset forskellige arbejdsforhold

Baseret på papirmaskinetypen (lav hastighed/høj hastighed, smal bredde/bred bredde), valsefunktion (presning/kalandrering/styring) og proceskrav kan kroner opdeles i forskellige typer. Forskellige typer kroner adskiller sig i designegenskaber, justeringsmetoder og anvendelsesscenarier, som beskrevet i følgende tabel:

4. Vigtigste indflydelsesfaktorer i kronedesign: Præcis beregning for tilpasning til produktionskrav

Kroneværdien fastsættes ikke vilkårligt; den skal beregnes grundigt baseret på valseparametre og procesforhold for at sikre dens effektive funktion. De vigtigste faktorer, der påvirker kronedesignet, omfatter primært følgende aspekter:

4.1 Rulledimensioner og materiale

1. Rullelængde (L)Jo længere rullelegemet er, desto større er bøjningsdeformationen under det samme tryk, og dermed desto større er den nødvendige kroneværdi. For eksempel kræver lange ruller i papirmaskiner med bred bredde en større kroneværdi end korte ruller i papirmaskiner med smal bredde for at kompensere for deformation.
2. Rullelegemets diameter (D)Jo mindre valsediameteren er, desto lavere er stivheden, og desto mere tilbøjelig er valsen til deformation under tryk. Derfor kræves en større kroneværdi. Omvendt har valser med en større diameter højere stivhed, og kroneværdien kan reduceres tilsvarende.
3. Materiale stivhedForskellige materialer til valselegemer har forskellige stivheder; for eksempel har stålvalser meget højere stivhed end støbejernsvalser. Materialer med lavere stivhed udviser mere betydelig deformation under tryk, hvilket kræver en større kronværdi.

4.2 Driftstryk (lineært tryk)

Driftstrykket (det lineære tryk) for valser såsom pressevalser og kalandrvalser er en vigtig faktor, der påvirker kronedesignet. Jo større det lineære tryk er, desto mere betydelig er bøjningsdeformationen af ​​valsekroppen, og kroneværdien skal øges tilsvarende for at udligne deformationen. Deres forhold kan groft udtrykkes ved den forenklede formel: Kroneværdi H ≈ (P×L³)/(48×E×I), hvor P er det lineære tryk, L er valselængden, E er materialets elasticitetsmodul, og I er inertimomentet for valsens tværsnit. For eksempel er det lineære tryk for pressevalser til emballagepapir normalt større end 300 kN/m, så den tilsvarende kroneværdi skal være større end for pressevalser til kulturpapir med lavere lineært tryk.

4.3 Maskinhastighed og papirtype

1. MaskinhastighedNår højhastighedspapirmaskiner (hastighed > 1200 m/min) er i drift, er papirbanen meget mere følsom over for trykensartethed end i lavhastighedspapirmaskiner. Selv små trykudsving kan forårsage defekter i papirkvaliteten. Derfor anvender højhastighedspapirmaskiner normalt "kontrollerbar krone" for at opnå realtidskompensation for dynamisk deformation og sikre stabilt tryk.
2. PapirtypeForskellige papirtyper har forskellige krav til trykensartethed. Silkepapir (f.eks. toiletpapir med en basisvægt på 10-20 g/m²) har en lav basisvægt og er ekstremt følsomt over for trykudsving, hvilket kræver højpræcisionskronedesign. I modsætning hertil har tykt papir (f.eks. pap med en basisvægt på 150-400 g/m²) en stærkere evne til at modstå trykudsving, så kravene til kronepræcision kan sænkes tilsvarende.

5. Almindelige problemer med kronen og vedligeholdelse: Rettidig inspektion for at sikre stabil produktion

Urimeligt kronedesign eller forkert vedligeholdelse vil direkte påvirke papirkvaliteten og forårsage en række produktionsproblemer. De almindelige kroneproblemer og tilsvarende modforanstaltninger er som følger:

5.1 For stor kroneværdi

En for stor kroneværdi fører til for højt tryk midt på rulleoverfladen, hvilket resulterer i lav basisvægt og høj tørhed af papiret i midten. I alvorlige tilfælde kan det endda forårsage "knusning" (fiberbrud), hvilket påvirker papirets styrke og udseende.

ModforanstaltningerFor faste kronevalser, der anvendes i lavhastighedspapirmaskiner, er det nødvendigt at udskifte valserne med en passende kroneværdi. For styrbare kronevalser i højhastighedspapirmaskiner kan det hydrauliske eller pneumatiske tryk reduceres via det styrbare kronesystem for at mindske kroneværdien, indtil trykfordelingen er ensartet.

5.2 Uforholdsmæssigt lav kroneværdi

En for lav kroneværdi resulterer i utilstrækkeligt tryk i midten af ​​rulleoverfladen, hvilket fører til utilstrækkelig afvanding af papiret i midten, lav tørhed, høj basisvægt og kvalitetsfejl såsom "våde pletter". Samtidig kan det også påvirke effektiviteten af ​​den efterfølgende tørreproces.

ModforanstaltningerFor faste kronevalser skal valsekroppen genbehandles for at øge kroneværdien. For kontrollerbare kronevalser kan det hydrauliske eller pneumatiske tryk øges for at hæve kroneværdien, hvilket sikrer, at trykket i midten opfylder proceskravene.

5.3 Ujævnt slid på kronekonturen

Efter langvarig brug vil rulleoverfladen opleve slid. Hvis sliddet er ujævnt, vil kronens kontur blive deformeret, og der vil opstå "ujævne pletter" på rulleoverfladen. Dette forårsager yderligere defekter såsom "striber" og "indrykninger" på papiret, hvilket i alvorlig grad påvirker papirets udseende.

ModforanstaltningerInspicer regelmæssigt valsens overflade. Når sliddet når et vist niveau, skal valsens overflade slibes og repareres i tide (f.eks. ved at slibe kronens kontur på presgummivalserne) for at genoprette kronens normale form og størrelse og forhindre, at overdreven slitage påvirker produktionen.

6. Konklusion

Som en tilsyneladende subtil, men afgørende teknologi er kronen på papirmaskinruller kernen i at sikre ensartet papirkvalitet. Fra fast krone i lavhastighedspapirmaskiner til kontrollerbar krone i højhastighedspapirmaskiner med bred bredde har den kontinuerlige udvikling af kroneteknologi altid været centreret omkring kernemålet om at "kompensere for deformation og opnå ensartet tryk" og tilpasse sig behovene i forskellige papirfremstillingsforhold. Et rimeligt kronedesign løser ikke kun kvalitetsproblemer såsom ujævn papirbasisvægt og dårlig afvanding, men forbedrer også papirmaskinernes driftseffektivitet (reducerer antallet af papirbrud) og reducerer energiforbruget (undgår overtørring). Det er en uundværlig nøgleteknisk støtte i udviklingen af ​​papirindustrien mod "høj kvalitet, høj effektivitet og lavt energiforbrug". I fremtidens papirproduktion vil kroneteknologien blive mere raffineret og intelligent med den kontinuerlige forbedring af udstyrets præcision og den kontinuerlige optimering af processer og bidrage mere til papirindustriens højkvalitetsudvikling.