A papírgépek gyártási folyamatában a különféle tekercsek nélkülözhetetlen szerepet játszanak, a nedves papírszalagok víztelenítésétől a száraz papírszalagok beállításáig. A papírgépek tekercseinek tervezésének egyik alapvető technológiájaként a „korona” – a látszólag csekély geometriai különbség ellenére – közvetlenül meghatározza a papírminőség egyenletességét és stabilitását. Ez a cikk átfogóan elemzi a papírgépek tekercseinek koronatechnológiáját a definíció, a működési elv, az osztályozás, a tervezést befolyásoló fő tényezők és a karbantartás szempontjából, feltárva annak fontos értékét a papírgyártásban.

1. A korona meghatározása: Jelentős funkció kisebb eltérésekben

A „crown” (magyarul „Crown”) kifejezés kifejezetten a papírgéphengerek tengelyirányú (hosszirányú) speciális geometriai szerkezetére utal. A hengertest középső részének átmérője valamivel nagyobb, mint a végek átmérője, így egy „derékdobhoz” hasonló kontúrt alkot. Ezt az átmérőkülönbséget általában mikrométerben (μm) mérik, és egyes nagyméretű préshengerek koronaértéke elérheti a 0,1-0,5 mm-t is.

A koronakialakítás mérésének központi mutatója a „koronaérték”, amelyet a tekercstest maximális átmérője (általában az axiális irány középpontjánál) és a tekercsvégek átmérője közötti különbségként számítanak ki. Lényegében a koronakialakítás magában foglalja ennek az apró átmérőkülönbségnek az előzetes beállítását, hogy ellensúlyozza a tekercs „középső megereszkedését”, amelyet olyan tényezők okoznak, mint az erő és a hőmérsékletváltozások a tényleges működés során. Végső soron eléri az érintkezési nyomás egyenletes eloszlását a tekercsfelület és a papírháló (vagy más érintkező alkatrészek) teljes szélességében, szilárd alapot teremtve a papírminőség számára.

2. A korona fő funkciói: a deformáció kompenzálása és az egyenletes nyomás fenntartása

A papírgép hengereinek működése során a deformáció elkerülhetetlen a mechanikai terhelések, a hőmérsékletváltozások és egyéb tényezők miatt. Korona kialakítás nélkül ez a deformáció egyenetlen érintkezési nyomást eredményez a henger felülete és a papírszalag között – „nagyobb nyomás mindkét végén és alacsonyabb nyomás középen” –, ami közvetlenül súlyos minőségi problémákat okoz, mint például az egyenetlen alaptömeg és a papír egyenetlen víztelenítése. A korona alapvető értéke abban rejlik, hogy aktívan kompenzálja ezeket a deformációkat, ami különösen a következő szempontokban tükröződik:

2.1 Hengerlési hajlítási deformáció kompenzálása

Amikor a papírgyártó gépek maghengerei, például a préshengerek és a kalanderhengerek működnek, jelentős nyomást kell kifejteniük a papírszalagra. A préshengerek lineáris nyomása például elérheti a 100-500 kN/m-t. Nagy hosszúság-átmérő arányú tekercsek esetén (pl. a széles papírgyártó gépek préshengereinek hossza 8-12 méter lehet) nyomás alatt középen lefelé hajló rugalmas alakváltozás következik be, hasonlóan a „vállrúd-hajláshoz terhelés alatt”. Ez az alakváltozás túlzott érintkezési nyomást okoz a tekercsek végei és a papírszalag között, miközben a középen lévő nyomás nem elegendő. Következésképpen a papírszalag mindkét végén túl víztelenedik (ami magas szárazanyag-tartalmat és alacsony alaptömeget eredményez), középen pedig alul víztelenedik (ami alacsony szárazanyag-tartalmat és magas alaptömeget eredményez).

A korona kialakításának „dob alakú” szerkezete azonban biztosítja, hogy a tekercs hajlítása után a tekercs teljes felülete párhuzamosan érintkezzen a papírszalaggal, így egyenletes nyomáseloszlást érve el. Ez hatékonyan kezeli a hajlítási deformáció okozta minőségi kockázatokat.

2.2 A tekercs hődeformációjának kompenzálása

Egyes hengerek, például a szárítószakasz vezetőhengerei és kalanderhengerei, működés közben hőtágulnak a magas hőmérsékletű papírszalagokkal és a gőzfűtéssel való érintkezés és a gőzfűtés miatt. Mivel a hengertest középső része jobban felmelegszik (a végek csapágyakhoz vannak csatlakoztatva, és gyorsabban vezetik el a hőt), hőtágulása nagyobb, mint a végeké, ami a hengertest „középső kidudorodásához” vezet. Ebben az esetben a hagyományos koronakialakítás használata súlyosbítja az egyenetlen érintkezési nyomást. Ezért egy „negatív koronát” (ahol a középső rész átmérője valamivel kisebb, mint a végek átmérője, más néven „fordított korona”) kell tervezni, hogy ellensúlyozza a hőtágulás okozta további kidudorodást, biztosítva az egyenletes érintkezési nyomást a henger felületén.

2.3 Egyenetlen hengerfelület-kopás kompenzálása

Hosszú távú üzemeltetés során egyes hengerek (például a présgumi hengerek) gyakrabban tapasztalnak súrlódást a papírszalag szélein (mivel a papírszalag szélei hajlamosak szennyeződéseket hordozni), ami a végeken gyorsabb kopást eredményez, mint a középen. Koronás kialakítás nélkül a henger felülete kopás után „középen kidudorodik, a végeken pedig megereszkedik”, ami viszont befolyásolja a nyomáseloszlást. A korona előzetes beállításával a henger felületének kontúrjának egyenletessége a kopás korai szakaszában is fenntartható, meghosszabbítva a henger élettartamát és csökkentve a kopás okozta termelési ingadozásokat.

3. A korona osztályozása: Különböző munkakörülményekhez igazított műszaki megoldások

A papírgép típusa (kis sebességű/nagy sebességű, keskeny/széles szélességű), a tekercs funkciója (préselés/kalanderezés/vezetés) és a folyamatkövetelmények alapján a koronák különböző típusokra oszthatók. A különböző típusú koronák tervezési jellemzőikben, beállítási módszereikben és alkalmazási forgatókönyveikben különböznek, amint azt a következő táblázat részletezi:

4. A koronatervezés fő befolyásoló tényezői: Pontos számítás a gyártási követelményekhez igazodva

A koronaértéket nem önkényesen határozzák meg; azt átfogóan kell kiszámítani a hengerlési paraméterek és a folyamatfeltételek alapján a hatékony működés biztosítása érdekében. A korona kialakítását befolyásoló fő tényezők főként a következő szempontokat foglalják magukban:

4.1 Tekercs méretei és anyaga

1. Tekercstest hossza (L)Minél hosszabb a tekercstest, annál nagyobb a hajlítási deformáció azonos nyomás alatt, és így annál nagyobb a szükséges koronázási érték. Például a széles papírszélességű gépekben lévő hosszú tekercsekhez nagyobb koronázási értékre van szükség, mint a keskeny papírszélességű gépekben lévő rövid tekercsekhez a deformáció kompenzálásához.
2. Tekercstest átmérője (D)Minél kisebb a hengertest átmérője, annál kisebb a merevsége, és annál hajlamosabb a henger deformációra nyomás alatt. Ezért nagyobb koronás értékre van szükség. Ezzel szemben a nagyobb átmérőjű hengerek nagyobb merevséggel rendelkeznek, és a koronás érték megfelelően csökkenthető.
3. AnyagmerevségA hengertestek különböző anyagai eltérő merevséggel rendelkeznek; például az acélhengerek sokkal nagyobb merevséggel rendelkeznek, mint az öntöttvas hengerek. Az alacsonyabb merevségű anyagok jelentősebb deformációt mutatnak nyomás alatt, ami nagyobb koronás értéket igényel.

4.2 Üzemi nyomás (lineáris nyomás)

A préshengerek és kalanderhengerekhez hasonló hengerek üzemi nyomása (lineáris nyomása) fontos tényező, amely befolyásolja a korona kialakítását. Minél nagyobb a lineáris nyomás, annál jelentősebb a hengertest hajlítási deformációja, és a koronaértéket ennek megfelelően növelni kell a deformáció ellensúlyozása érdekében. Kapcsolatukat a következő egyszerűsített képlettel lehet kifejezni: Koronaérték H ≈ (P×L³)/(48×E×I), ahol P a lineáris nyomás, L a henger hossza, E az anyag rugalmassági modulusa, I pedig a henger keresztmetszetének tehetetlenségi nyomatéka. Például a csomagolópapír préshengereinek lineáris nyomása általában nagyobb, mint 300 kN/m, ezért a megfelelő koronaértéknek nagyobbnak kell lennie, mint az alacsonyabb lineáris nyomású kulturális papír préshengereinek esetében.

4.3 A gép sebessége és a papírtípus

1. GépsebességNagy sebességű papírgépek (sebesség > 1200 m/perc) üzemekor a papírháló sokkal érzékenyebb a nyomás egyenletességére, mint a kis sebességű papírgépek esetében. Már a kisebb nyomásingadozások is okozhatnak papírminőségi hibákat. Ezért a nagy sebességű papírgépek általában „szabályozható koronát” alkalmaznak a dinamikus deformáció valós idejű kompenzálására és a stabil nyomás biztosítására.
2. PapírtípusA különböző papírtípusoknak eltérő nyomásegyenletességi követelményeik vannak. A selyempapír (pl. 10-20 g/m² alaptömegű toalettpapír) alacsony alaptömegű és rendkívül érzékeny a nyomásingadozásokra, ami nagy pontosságú koronakialakítást igényel. Ezzel szemben a vastag papír (pl. 150-400 g/m² alaptömegű karton) jobban ellenáll a nyomásingadozásoknak, így a koronapontosságra vonatkozó követelmények megfelelően csökkenthetők.

5. Gyakori koronaproblémák és karbantartás: Időbeni ellenőrzés a stabil termelés biztosítása érdekében

A nem megfelelő koronakialakítás vagy a nem megfelelő karbantartás közvetlenül befolyásolja a papírminőséget, és számos gyártási problémát okoz. A korona leggyakoribb problémái és a megfelelő ellenintézkedések a következők:

5.1 Túlzottan nagy koronaérték

A túl nagy koronaérték túlzott nyomást eredményez a tekercs felületének közepén, ami alacsony alaptömeget és magas szárazságfokozatot eredményez a papír közepén. Súlyos esetekben akár „zúzódást” (rosttörést) is okozhat, ami befolyásolja a papír szilárdságát és megjelenését.

EllenintézkedésekA kis sebességű papírgépekben használt fix koronájú hengerek esetében a hengereket megfelelő koronájú hengerekre kell cserélni. A nagy sebességű papírgépekben használt szabályozható koronájú hengerek esetében a hidraulikus vagy pneumatikus nyomás a szabályozható koronájú rendszeren keresztül csökkenthető, így a koronájú hengerek száma mindaddig csökken, amíg a nyomáseloszlás egyenletes nem lesz.

5.2 Túlzottan alacsony koronaérték

A túl kicsi koronaérték elégtelen nyomást eredményez a tekercs felületének közepén, ami a papír nem megfelelő víztelenítéséhez, alacsony szárazsághoz, magas alaptömeghez és minőségi hibákhoz, például „nedves foltokhoz” vezet. Ugyanakkor befolyásolhatja a későbbi szárítási folyamat hatékonyságát is.

EllenintézkedésekFix koronájú tekercsek esetén a tekercstestet újra kell megmunkálni a koronázási érték növelése érdekében. Szabályozható koronájú tekercsek esetén a hidraulikus vagy pneumatikus nyomás növelhető a koronázási érték növelése érdekében, biztosítva, hogy a középső nyomás megfeleljen a folyamatkövetelményeknek.

5.3 A korona kontúrjának egyenetlen kopása

Hosszú távú működés után a tekercs felülete kopásnak indul. Ha a kopás egyenetlen, a tekercs koronakontúrja deformálódik, és „egyenetlen foltok” jelennek meg a tekercs felületén. Ez további hibákat okoz, például „csíkokat” és „bemélyedéseket” a papíron, ami súlyosan befolyásolja a papír megjelenését.

EllenintézkedésekRendszeresen ellenőrizze a henger felületét. Amikor a kopás elér egy bizonyos szintet, időben köszörülje és javítsa meg a henger felületét (pl. a présgumi hengerek koronakontúrjának újraköszörülése), hogy visszaállítsa a korona normál alakját és méretét, és megakadályozza a túlzott kopást, ami befolyásolhatja a termelést.

6. Következtetés

Egy látszólag finom, mégis kulcsfontosságú technológiaként a papírgépek hengereinek koronája az egyenletes papírminőség biztosításának kulcsa. Az alacsony sebességű papírgépek rögzített koronájától a nagy sebességű, széles papírgyártó gépek szabályozható koronájáig a koronatechnológia folyamatos fejlesztése mindig is a „deformáció kompenzálása és az egyenletes nyomás elérése” fő céljára összpontosított, alkalmazkodva a különböző papírgyártási munkakörülmények igényeihez. Az ésszerű koronakialakítás nemcsak a minőségi problémákat, például az egyenetlen papírtömeget és a rossz víztelenítést oldja meg, hanem javítja a papírgépek működési hatékonyságát (csökkenti a papírtörések számát) és csökkenti az energiafogyasztást (elkerülve a túlszárítást). Nélkülözhetetlen kulcsfontosságú technikai támogatást nyújt a papíripar „kiváló minőség, nagy hatékonyság és alacsony energiafogyasztás” felé történő fejlesztésében. A jövő papírgyártásában a berendezések pontosságának folyamatos javításával és a folyamatok folyamatos optimalizálásával a koronatechnológia finomabbá és intelligensebbé válik, jobban hozzájárulva a papíripar magas színvonalú fejlesztéséhez.