一种造纸钢制扬克烘缸增加内表面积方法与流程

1.本发明涉及造纸设备技术领域，尤其涉及一种造纸钢制扬克烘缸增加内表面积方法。


背景技术：

2.在造纸高速纸机设计时，主要通过增大烘缸直径、增加烘缸数量、增加抄纸的宽幅、增加速度等方法，提高纸机的产量。造纸发展过程中烘缸由内表面的平底铸铁烘缸发展演变为带沟槽扬克钢制烘缸，以提高烘缸托辊及蒸汽抗压能力和提高干燥能力来增加纸机速度和产量，特别单缸高速纸机中广泛应用(主要在高速卫生纸机及文化纸等)。目前制造钢制扬克烘缸时带沟槽增大了烘缸内圆筒表面积在2.8至5.46倍范围，同时采用旋转虹吸管排放冷凝水，使带沟槽扬克烘缸能够高效的换热和排放冷凝水，适用于600米/分～2000米/分车速范围的高速造纸机运行及排放冷凝水，目前带沟槽扬克烘缸的设计结构普遍尺寸为：烘缸大沟槽宽13mm，烘缸大沟槽深最大37mm，烘缸内肋宽17mm。则沟槽扬克烘缸内筒沟槽表面积最大只能达到平底内圆筒表面积的3.33倍，一般制造时取2.8倍，沟槽扬克烘缸纸机的速度在同等条件下明显比平底烘缸快20～30％，参见图1，目前使用沟槽扬克钢制烘缸基础上提高纸机速度的普通采用烘缸提高干燥能力以下三种办法：,
3.1、降低壁厚p：传统的沟槽扬克钢制烘缸通过减小烘缸壁厚p尺寸减少热阻提高导热效率来提高干燥能力，目前p已经加工到23mm最小厚度，已经达到额定压力下的钢制烘缸厚度安全极限。
4.2、增大扬克烘缸直径：要进一步提高高速纸机速度目前普遍采用增大扬克烘缸直径的方法来提高干燥能力，钢制扬克烘缸最大达到直径5.6米，其优点是：
①
提高烘缸干燥能力提高纸机速度及产量；
②
大直径扬克烘缸比较小直径扬克烘缸使用的蒸汽压力较低(同等速度条件下)，排放冷凝水的温度也较低。但增大扬克烘缸直径存在以下问题：
①
加大扬克烘缸后投资增大，同时配套的气罩等配套设备也要加大；
②
加大后扬克烘缸重量增加，由于质量惯性大，配置主驱动电机增加功率，运行耗电相应增加。
5.3、提高蒸汽的工作压力提高干燥能力：提高纸机速度也可以通过增加烘缸蒸汽压力来实现，在工作额定范围此方法在操作时可以做到的，但存在烘缸蒸汽压力增高后排出的冷凝水温度跟随增高则造成冷凝水排出带走的能量也多，能量损耗大，不利于节能，增加单位产品的能耗，其结果是能提高纸机速度但能耗随之增加，达不到节能效果。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，现传统钢制扬克烘缸单位面积已经达到了吸收传导热能的极限，提供一种通过增加扬克烘缸内表面积方法来提高加快吸收热能与加快导热能力的造纸钢制扬克烘缸增加内表面积方法。
7.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
8.一种造纸钢制扬克烘缸增加内表面积方法，所述钢制杨克烘缸包括烘缸筒体、烘
缸内肋及烘缸大沟槽，在所述钢制杨克烘缸的烘缸内肋上开设有1个或2个小沟槽，并在所述小沟槽的底部侧面开设若干个与轴向平行的通孔，所述通孔分别与烘缸大沟槽及小沟槽底部相连通。
9.较佳地，所述小沟槽的宽度为4～8mm，优选5mm，所述小沟槽的深度为15～60mm，优选30mm。
10.较佳地，每个小沟槽底部通孔的数量为3个或3个以上，平行于烘缸中心线设置在小沟槽的底部侧面。
11.较佳地，所述通孔的直径为4～16mm，优选10mm。
12.较佳地，所述钢制杨克烘缸的最小厚度为23mm，所述钢制杨克烘缸直径外壁最大厚度为45～90mm，优选60mm。
13.较佳地，所述烘缸内肋宽度为17～18mm，所述烘缸内肋高度为20～67mm，优选37mm。
14.较佳地，所述烘缸大沟槽的中心距为25～93mm，优选30mm或40mm。
15.本发明通过增加钢制扬克烘缸内表面积方法来提高加快吸收热能与加快导热能力的原理为：
16.1、根据热传递速率公式q＝λa(dt/dx)，λ为导热系数，a为传热面积，接触面积与热传递速率成正比，内面积越大则热传递速率越快，温度差越大则热传递速率越快。
17.2、同时根据傅里叶定律：q＝k(
△
t*s)/h，q是加热的功率，k是导热系数，s是面积，h是厚度，从公式表明面积越大则热传递热功率越大(成正比)，温度差越大则热传递热功率越大(成正比)，导热体越厚则热传递热功率越小(成反比)。
18.3、一般高速烘缸使用蒸汽压力3～6公斤，蒸汽温度在133～159度之间，而运行中高速烘缸体温度在115～135度之间，蒸汽传热给烘缸体时温差在18至24度之间；而高速烘缸表面湿纸页初始温度为25～38度，烘缸体温度与湿纸页温差在97至100度之间，温差很大传递热速度快，是蒸汽传热给烘缸体温差的5倍左右。从数据观察分析出蒸汽传热给烘缸体时温差小则蒸汽能量传递给烘缸体慢，设计时就应朝增大烘缸体内部表面积的方向发展，通过增加蒸汽的与烘缸体接触换热面积，提高热能传递效率和速度，才能有效的提高烘缸干燥能力。
19.现在把钢制扬克烘缸视同为一个大管在烘缸内表面增加更多的沟槽(如同在管上安装加上翅片一样)，使烘缸内表面增大面积，从而增加了蒸汽与烘缸接触热交接面积，加快蒸汽热能给烘缸金属吸收能力，烘缸金属温度快速升温，温度高则加快了热能传导到烘缸外表面需要干燥湿纸页，提高烘缸换热效率。
20.由于传统使用的高速铸铁(合金)扬克烘缸一般是使用现有内沟槽结构(沟距30mm、沟深20～37mm、沟宽13mm、内肋宽17mm、壁最厚70mm，壁最薄43mm)。随着社会发展和技术的进步，行业内已经普遍改用钢制扬克烘缸，但却仍使用铸铁扬克烘缸大沟槽结构尺寸数据，只是改变了壁薄为23～30mm这个尺寸，其它尺寸基本上不变，由于过去使用铸铁材料则产生易脆性，就需要内肋要粗大(内肋宽17mm)才能保证其强度。而现在使用钢制造材料，钢材有很好韧性更高的强度，内肋变薄都不会使之脆硬而损坏使内肋强度降低，随科技水平的提高，扬克烘缸现使用由高碳铸钢向低碳钢材料转变，则其内部沟槽的结构也应随之改变才适应时代材料与加工设备进步、纸机高速节能发展趋势需要。
21.本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
22.本发明造纸钢制扬克烘缸增加内表面积方法对工艺进行创新，保留原大沟槽并通过在原粗大内肋上增设小沟槽及通孔，使钢制扬克烘缸内沟槽的表面积提高约40％以上，加强烘缸内表面热传导及辐射热提高了干燥能力，烘缸使用蒸汽的压力降低，同时降低了冷凝水排放的温度，减少了蒸汽的使用量，达到造纸节能效果，降低了运行电耗。
附图说明
23.图1是现有技术造纸钢制扬克烘缸的结构示意图；
24.图2是本发明实施例1造纸钢制扬克烘缸的结构示意图；
25.图3是本发明实施例2造纸钢制扬克烘缸的结构示意图。
26.附图中数字标识代表：1-烘缸筒体，2-烘缸内肋，3-烘缸大沟槽，4-小沟槽，5-通孔。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
28.如图1所示，为现有现有技术造纸钢制扬克烘缸的结构，烘缸大沟槽宽13mm，烘缸大沟槽深最大37mm，烘缸内肋宽17mm。
29.实施例1
30.如图2所示，一种造纸钢制扬克烘缸增加内表面积方法，所述钢制杨克烘缸包括烘缸筒体1、烘缸内肋2及烘缸大沟槽3，在所述钢制杨克烘缸的烘缸内肋2上开设有1个小沟槽4，并在所述小沟槽4的底部侧面开设若干个通孔5，所述通孔5分别与小沟槽4及烘缸大沟槽3相连通。
31.烘缸内肋上增开的沟槽结构尺寸为：一般b宽度取12～13mm，优选60mm；深f取20～67mm，优选37mm；沟(内肋)中心距b取25～40mm，优选30mm；2、烘缸内肋尺寸一般宽度m取17～40mm，优选17mm；烘缸内肋高度f取20～67mm，优选37mm；钢制扬克烘缸厚度p取23～40mm取23mm，最大厚度s取60～90mm，优选60mm；
32.增加开小沟槽4的尺寸为沟深e为15～60mm，优选30mm；d宽度4～8mm，优选5mm；侧面开设的5通孔q直径为4～16mm，优选10mm。则此结构的扬克烘缸内表面积是平底圆筒内表面积的4至9倍。
33.实施例2
34.如图3所示，一种造纸钢制扬克烘缸增加内表面积方法，所述钢制杨克烘缸包括烘缸筒体1、烘缸内肋2及烘缸大沟槽3，在所述钢制杨克烘缸的烘缸内肋2上开设有2个或2个以上小沟槽4，并在所述小沟槽4的底部侧面开设若干个通孔3，所述通孔3分别与小沟槽4及烘缸大沟槽3相连通。
35.烘缸内肋上增开的沟槽结构尺寸为：一般b宽度取12～13mm，优选60mm；深f取20～67mm，优选37mm；沟(内肋)中心距b取30～93mm，优选40mm；2、烘缸内肋尺寸一般宽度m取17
～40mm，优选17mm；烘缸内肋高度f取20～67mm，优选37mm；钢制扬克烘缸最小厚度p取23～40mm优选23mm，最大厚度s取60～90mm，优选60mm；
36.增加开小沟槽4的尺寸为沟深e为15～60mm，优选30mm；d宽度4～8mm，优选5mm；侧面开设的5通孔q直径为4～16mm，优选10mm。则此结构的扬克烘缸内表面积是平底圆筒内表面积的4.3至10.6倍。
37.本发明把粗大的烘缸内肋m改变为上加开小沟槽的内肋，以增加钢制扬克烘缸内表面积，增加蒸汽向缸体吸收和传导热能能力，才能更大的提升钢制扬克烘缸干燥能力；至少包括以(饱和或过热)蒸汽为热源高速纸机钢制扬克烘缸，并在增开小槽沟4近底部侧面开一定数量满足冷凝水的通孔5，以导出小沟槽4内冷凝水进入烘缸大沟槽3中(如图2或图3)，后全部冷凝水统一由固定虹吸管排出缸外，除了在粗大的烘缸内肋m改变为上加开小沟槽4，其它没有改变钢制扬克烘缸的构件结构；
38.本发明的工艺流程包括：以一次设定压力的(饱和或过热)蒸汽作为热源通给旋转工作的钢制扬克烘缸，蒸汽与烘缸开设第一沟槽的增大内表面进行热交换传导热能给烘缸金属本体，再由烘缸金属本体把热能传导到温度低的湿纸页面，烘缸内表面进行热交接后蒸汽变成冷凝水，小沟槽的冷凝水通过通孔汇入烘缸大沟槽中，通过烘缸大沟槽安装的旋转虹吸管进行疏水排出烘缸外。
39.本造纸钢制扬克烘缸增加内表面积方法与现在的技术方案相比有以下优点：
40.1、在传统钢制扬克烘缸尺寸基础上提高了烘缸内表面积约40％以上，进而提高了干燥能力。
41.2、在烘缸内肋上开设小沟槽，则烘缸重量变轻些，约7％重量，节省驱动力消耗，又能保烘缸持强度，保证烘缸能正常使用。
42.3、烘缸内肋上开设小沟槽及排水通孔，使蒸汽加强探底的传导热的能力。
43.4、本发明的钢制扬克烘缸结构使用的蒸汽压力比传统钢制扬克烘缸蒸汽压力低，排出的冷凝水温度也低，则冷凝水焓值变低，达到造纸节能效果。
44.5、本发明用小一级的烘缸就能达到普通扬克烘缸大一级的干燥效果，有效地减少了投资费用及相应的配套费用，降低了运行电耗及节省材料。
45.6、为今后发展生产高松厚度的湿法造纸提供了很强干燥能力基础条件。
46.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。