U proizvodnom procesu strojeva za papir, različiti valjci igraju neizostavnu ulogu, od odvodnjavanja mokrih papirnih traka do fiksiranja suhih papirnih traka. Kao jedna od ključnih tehnologija u dizajnu valjaka strojeva za papir, „kruna“ - unatoč naizgled maloj geometrijskoj razlici koju uključuje - izravno određuje ujednačenost i stabilnost kvalitete papira. Ovaj članak će sveobuhvatno analizirati tehnologiju krune valjaka strojeva za papir s aspekata definicije, principa rada, klasifikacije, ključnih utjecajnih čimbenika u dizajnu i održavanju, otkrivajući njezinu važnu vrijednost u proizvodnji papira.

1. Definicija krune: značajna funkcija u manjim razlikama

„Kruna“ (na engleskom se izražava kao „Crown“) posebno se odnosi na posebnu geometrijsku strukturu valjaka papirnog stroja duž aksijalnog smjera (po dužini). Promjer srednjeg područja tijela valjka nešto je veći od promjera krajnjih područja, tvoreći konturu sličnu „struku bubnja“. Ova razlika u promjeru obično se mjeri u mikrometrima (μm), a vrijednost krune nekih velikih preša može doseći čak 0,1-0,5 mm.

Osnovni pokazatelj za mjerenje dizajna krune je „vrijednost krune“, koja se izračunava kao razlika između maksimalnog promjera tijela valjka (obično na sredini aksijalnog smjera) i promjera krajeva valjka. U biti, dizajn krune uključuje unaprijed postavljanje ove male razlike u promjeru kako bi se kompenzirala deformacija „srednjeg progiba“ valjka uzrokovana čimbenicima poput promjena sile i temperature tijekom stvarnog rada. U konačnici, postiže se ravnomjerna raspodjela kontaktnog tlaka po cijeloj širini površine valjka i papirne mreže (ili drugih kontaktnih komponenti), postavljajući čvrste temelje za kvalitetu papira.

2. Osnovne funkcije krunice: Kompenzacija deformacije i održavanje jednoličnog pritiska

Tijekom rada valjaka papirnog stroja, deformacija je neizbježna zbog mehaničkih opterećenja, promjena temperature i drugih čimbenika. Bez dizajna krune, ova deformacija će dovesti do neravnomjernog kontaktnog tlaka između površine valjka i papirne mreže - „veći tlak na oba kraja i niži tlak u sredini“ - što će izravno uzrokovati ozbiljne probleme s kvalitetom, poput neravnomjerne težine i neravnomjernog odvodnjavanja papira. Temeljna vrijednost krune leži u aktivnoj kompenzaciji tih deformacija, što se posebno odražava u sljedećim aspektima:

2.1 Kompenzacija deformacije savijanja valjaka

Kada su u radu jezgrene role strojeva za papir, poput preša i kalandra, moraju primjenjivati ​​značajan pritisak na papirnu traku. Na primjer, linearni pritisak preša može doseći 100-500 kN/m. Kod rola s velikim omjerom duljine i promjera (npr. duljina preša u strojevima za papir velike širine može biti 8-12 metara), elastična deformacija savijanja prema dolje u sredini događa se pod tlakom, slično „savijanju ramenog stupa pod opterećenjem“. Ova deformacija uzrokuje prekomjerni kontaktni tlak između krajeva role i papirne trake, dok je tlak u sredini nedovoljan. Posljedično, papirna traka postaje previše dehidrirana na oba kraja (što rezultira visokom suhoćom i niskom baznom težinom) i nedovoljno dehidrirana u sredini (što rezultira niskom suhoćom i visokom baznom težinom).

Međutim, struktura krune u obliku bubnja osigurava da nakon savijanja role cijela površina role ostane u paralelnom kontaktu s papirnom mrežom, postižući ravnomjernu raspodjelu tlaka. To učinkovito rješava rizike kvalitete uzrokovane deformacijom savijanja.

2.2 Kompenzacija toplinske deformacije valjka

Neki valjci, poput vodećih valjaka i valjaka kalandera u odjeljku za sušenje, podliježu toplinskom širenju tijekom rada zbog kontakta s papirnatim trakama visoke temperature i zagrijavanja parom. Budući da se srednji dio tijela valjka potpunije zagrijava (krajevi su spojeni na ležajeve i brže odvode toplinu), njegovo toplinsko širenje je veće od širenja krajeva, što dovodi do "srednjeg ispupčenja" tijela valjka. U ovom slučaju, korištenje konvencionalnog dizajna krune pogoršat će neravnomjeran kontaktni tlak. Stoga je potrebno dizajnirati "negativnu krunu" (gdje je promjer srednjeg dijela nešto manji od promjera krajeva, također poznatu kao "obrnuta kruna") kako bi se kompenziralo dodatno ispupčenje uzrokovano toplinskim širenjem, osiguravajući ravnomjeran kontaktni tlak na površini valjka.

2.3 Kompenzacija neravnomjernog trošenja površine valjka

Tijekom dugotrajnog rada, neki valjci (poput gumenih valjaka za prešu) češće doživljavaju trenje na rubovima papirne mreže (jer rubovi papirne mreže imaju tendenciju nositi nečistoće), što rezultira bržim trošenjem na krajevima nego u sredini. Bez dizajna krune, površina valjka će nakon trošenja pokazati „izbočinu u sredini i udubljenje na krajevima“, što zauzvrat utječe na raspodjelu tlaka. Prethodnim podešavanjem krune, ujednačenost konture površine valjka može se održati u ranoj fazi trošenja, produžujući vijek trajanja valjka i smanjujući fluktuacije u proizvodnji uzrokovane trošenjem.

3. Klasifikacija krunice: Tehnički izbori prilagođeni različitim radnim uvjetima

Na temelju vrste papirnog stroja (malobrzinski/velikobrzinski, uskoširinski/širokoširinski), funkcije valjanja (prešanje/kalandriranje/vođenje) i zahtjeva procesa, krune se mogu podijeliti u različite tipove. Različite vrste kruna razlikuju se po karakteristikama dizajna, metodama podešavanja i scenarijima primjene, kao što je detaljno opisano u sljedećoj tablici:

4. Ključni utjecajni čimbenici u dizajnu krune: Precizan izračun za prilagodbu proizvodnim zahtjevima

Vrijednost krune nije postavljena proizvoljno; potrebno ju je sveobuhvatno izračunati na temelju parametara valjka i uvjeta procesa kako bi se osiguralo njezino učinkovito funkcioniranje. Ključni čimbenici koji utječu na dizajn krune uglavnom uključuju sljedeće aspekte:

4.1 Dimenzije i materijal role

1. Duljina tijela role (L)Što je tijelo valjka dulje, to je veća deformacija savijanja pod istim tlakom, a time i veća potrebna vrijednost krune. Na primjer, dugi role u strojevima za papir široke širine zahtijevaju veću vrijednost krune od kratkih rola u strojevima za papir uske širine kako bi se kompenzirala deformacija.
2. Promjer tijela valjka (D)Što je manji promjer tijela valjka, to je manja krutost i valjak je skloniji deformaciji pod tlakom. Stoga je potrebna veća vrijednost krune. Suprotno tome, valjci većeg promjera imaju veću krutost, a vrijednost krune može se odgovarajuće smanjiti.
3. Krutost materijalaRazličiti materijali tijela valjaka imaju različite krutosti; na primjer, čelični valjci imaju mnogo veću krutost od valjaka od lijevanog željeza. Materijali s nižom krutošću pokazuju značajniju deformaciju pod tlakom, što zahtijeva veću vrijednost krune.

4.2 Radni tlak (linearni tlak)

Radni tlak (linearni tlak) valjaka kao što su valjci za prešu i valjci za kalandriranje važan je čimbenik koji utječe na dizajn krune. Što je veći linearni tlak, to je značajnija deformacija savijanja tijela valjka, a vrijednost krune potrebno je sukladno tome povećati kako bi se kompenzirala deformacija. Njihov odnos može se grubo izraziti pojednostavljenom formulom: Vrijednost krune H ≈ (P×L³)/(48×E×I), gdje je P linearni tlak, L je duljina valjka, E je modul elastičnosti materijala, a I je moment tromosti presjeka valjka. Na primjer, linearni tlak valjaka za prešu za pakirni papir obično je veći od 300 kN/m, pa odgovarajuća vrijednost krune mora biti veća od vrijednosti valjaka za prešu za kulturni papir s nižim linearnim tlakom.

4.3 Brzina stroja i vrsta papira

1. Brzina strojaKada rade strojevi za papir velike brzine (brzina > 1200 m/min), papirna traka je mnogo osjetljivija na ujednačenost tlaka nego kod strojeva za papir male brzine. Čak i manje fluktuacije tlaka mogu uzrokovati nedostatke u kvaliteti papira. Stoga strojevi za papir velike brzine obično usvajaju „kontroliranu krunu“ kako bi ostvarili kompenzaciju dinamičke deformacije u stvarnom vremenu i osigurali stabilan tlak.
2. Vrsta papiraRazličite vrste papira imaju različite zahtjeve za ujednačenost tlaka. Papirnati filc (npr. toaletni papir s baznom težinom 10-20 g/m²) ima nisku baznu težinu i izuzetno je osjetljiv na fluktuacije tlaka, što zahtijeva visokoprecizan dizajn krune. Nasuprot tome, debeli papir (npr. karton s baznom težinom 150-400 g/m²) ima jaču sposobnost podnošenja fluktuacija tlaka, pa se zahtjevi za preciznost krune mogu odgovarajuće smanjiti.

5. Uobičajeni problemi s krunom i održavanje: Pravovremeni pregled radi osiguranja stabilne proizvodnje

Nerazuman dizajn krune ili nepravilno održavanje izravno će utjecati na kvalitetu papira i uzrokovati niz problema u proizvodnji. Uobičajeni problemi s krunom i odgovarajuće protumjere su sljedeći:

5.1 Pretjerano velika vrijednost krune

Prevelika vrijednost krune dovodi do prekomjernog tlaka u sredini površine valjka, što rezultira niskom baznom težinom i visokom suhoćom papira u sredini. U težim slučajevima može čak uzrokovati i "gnječenje" (lom vlakana), što utječe na čvrstoću i izgled papira.

ProtumjereZa fiksne valjke s krunom koje se koriste u strojevima za papir male brzine, potrebno je zamijeniti valjke s odgovarajućom vrijednošću krune. Za upravljive valjke s krunom u strojevima za papir velike brzine, hidraulički ili pneumatski tlak može se smanjiti putem sustava upravljive krune kako bi se smanjila vrijednost krune sve dok raspodjela tlaka ne bude jednolična.

5.2 Pretjerano mala vrijednost krune

Pretjerano mala vrijednost krune rezultira nedovoljnim tlakom u sredini površine valjka, što dovodi do nedovoljnog odvodnjavanja papira u sredini, niske suhoće, visoke baznog opterećenja i nedostataka u kvaliteti poput „mokrih mrlja“. Istovremeno, to može utjecati i na učinkovitost naknadnog procesa sušenja.

ProtumjereKod valjaka s fiksnom krunom, tijelo valjka potrebno je ponovno obraditi kako bi se povećala vrijednost krune. Kod valjaka s upravljivom krunom, hidraulički ili pneumatski tlak može se povećati kako bi se povećala vrijednost krune, osiguravajući da tlak u sredini zadovoljava zahtjeve procesa.

5.3 Neravnomjerno trošenje konture krunice

Nakon dugotrajnog rada, površina valjka će se istrošiti. Ako je trošenje neravnomjerno, kontura krune će se deformirati i na površini valjka će se pojaviti "neravne mrlje". To dodatno uzrokuje nedostatke poput "pruga" i "udubljenja" na papiru, što ozbiljno utječe na izgled papira.

ProtumjereRedovito pregledavajte površinu valjka. Kada istrošenost dosegne određenu razinu, pravovremeno izbrusite i popravite površinu valjka (npr. ponovno izbrusite konturu krune gumenih valjaka preše) kako biste vratili normalan oblik i veličinu krune i spriječili da prekomjerno istrošenost utječe na proizvodnju.

6. Zaključak

Kao naizgled suptilna, ali ključna tehnologija, kruna rola papirnog stroja je ključna za osiguravanje ujednačene kvalitete papira. Od fiksne krune u strojevima za papir male brzine do upravljive krune u strojevima za papir velike brzine i široke širine, kontinuirani razvoj tehnologije kruna oduvijek je bio usmjeren na ključni cilj "kompenzacije deformacije i postizanja ujednačenog pritiska", prilagođavajući se potrebama različitih radnih uvjeta u proizvodnji papira. Razuman dizajn krune ne samo da rješava probleme s kvalitetom poput neujednačene težine papira i lošeg odvodnjavanja, već i poboljšava radnu učinkovitost strojeva za papir (smanjenje broja lomova papira) i smanjuje potrošnju energije (izbjegavanje prekomjernog sušenja). To je nezamjenjiva ključna tehnička podrška u razvoju papirne industrije prema "visokoj kvaliteti, visokoj učinkovitosti i niskoj potrošnji energije". U budućoj proizvodnji papira, uz kontinuirano poboljšanje preciznosti opreme i kontinuiranu optimizaciju procesa, tehnologija kruna postat će sofisticiranija i inteligentnija, što će više doprinijeti visokokvalitetnom razvoju papirne industrije.