Paberimasinate tootmisprotsessis mängivad mitmesugused rullid asendamatut rolli, alates märgade paberivõrkude veetustamisest kuni kuivade paberivõrkude seadistamiseni. Paberimasinate rullide projekteerimisel on üheks põhitehnoloogiaks „kroon” – vaatamata pealtnäha väikesele geomeetrilisele erinevusele –, mis määrab otseselt paberi kvaliteedi ühtluse ja stabiilsuse. See artikkel analüüsib põhjalikult paberimasinate rullide kroontehnoloogiat definitsiooni, tööpõhimõtte, klassifikatsiooni, disaini mõjutavate peamiste tegurite ja hoolduse aspektidest, paljastades selle olulise väärtuse paberitootmises.

1. Krooni definitsioon: oluline funktsioon väikeste erinevuste korral

„Crown” (inglise keeles väljendatuna „Crown”) viitab konkreetselt paberimasina rullide spetsiaalsele geomeetrilisele struktuurile pikisuunas. Rulli korpuse keskmise osa läbimõõt on veidi suurem kui otsmiste osade läbimõõt, moodustades kontuuri, mis sarnaneb „vöötrumliga”. Seda läbimõõtude erinevust mõõdetakse tavaliselt mikromeetrites (μm) ja mõnede suurte pressirullide kroonväärtus võib ulatuda isegi 0,1–0,5 mm-ni.

Krooni disaini mõõtmise põhinäitaja on „krooni väärtus“, mis arvutatakse rulli korpuse maksimaalse läbimõõdu (tavaliselt aksiaalsuuna keskpunktis) ja rulli otste läbimõõdu vahena. Põhimõtteliselt hõlmab kroon disain selle väikese läbimõõdu erinevuse eelseadistamist, et kompenseerida rulli „keskmise läbipainde“ deformatsiooni, mis on põhjustatud sellistest teguritest nagu jõud ja temperatuurimuutused tegeliku töötamise ajal. Lõppkokkuvõttes saavutatakse kontaktrõhu ühtlane jaotumine kogu rulli pinna ja paberivõrgu (või muude kontaktkomponentide) laiuses, luues kindla aluse paberi kvaliteedile.

2. Krooni põhifunktsioonid: deformatsiooni kompenseerimine ja ühtlase rõhu säilitamine

Paberimasina rullide töötamise ajal on deformatsioon mehaaniliste koormuste, temperatuurimuutuste ja muude tegurite tõttu vältimatu. Ilma kroonkonstruktsioonita põhjustab see deformatsioon rulli pinna ja paberivõrgu vahel ebaühtlast kontaktrõhku – „kõrgem rõhk mõlemas otsas ja madalam rõhk keskel“ –, mis põhjustab otseselt tõsiseid kvaliteediprobleeme, nagu ebaühtlane ruutmeetrikaal ja paberi ebaühtlane veetustamine. Krooni põhiväärtus seisneb nende deformatsioonide aktiivses kompenseerimises, mis kajastub eelkõige järgmistes aspektides:

2.1 Rulli painutamise deformatsiooni kompenseerimine

Kui paberimasinate südamikrullid, näiteks pressrullid ja kalandrirullid, töötavad, peavad need avaldama paberivõrgule märkimisväärset survet. Näiteks võib pressrullide lineaarrõhk ulatuda 100–500 kN/m-ni. Suure pikkuse ja läbimõõdu suhtega rullide puhul (nt laia paberimasina pressrullide pikkus võib olla 8–12 meetrit) toimub rõhu all keskel allapoole painduv elastne deformatsioon, mis sarnaneb koormuse all toimuvale „õlaposti paindumisele“. See deformatsioon põhjustab rulli otste ja paberivõrgu vahel liigset kontaktrõhku, samas kui keskel olev rõhk on ebapiisav. Selle tagajärjel kuivab paberivõrk mõlemast otsast üle (mille tulemuseks on kõrge kuivsisaldus ja madal ruutmeetrikaal) ja keskelt alakuiv (mille tulemuseks on madal kuivsisaldus ja kõrge ruutmeetrikaal).

Kuid kroonikujulise konstruktsiooni „trumlikujuline“ struktuur tagab, et pärast rulli painutamist jääb kogu rulli pind paberivõrguga paralleelselt kontakti, saavutades ühtlase rõhujaotuse. See lahendab tõhusalt painutusdeformatsioonist tingitud kvaliteediriskid.

2.2 Rulli termilise deformatsiooni kompenseerimine

Mõned rullid, näiteks kuivatustsooni juhtrullid ja kalandrirullid, läbivad töötamise ajal soojuspaisumise kokkupuutel kõrge temperatuuriga paberivõrkude ja auruga. Kuna rulli korpuse keskmine osa on rohkem kuumutatud (otsad on laagritega ühendatud ja hajutavad soojust kiiremini), on selle soojuspaisumine suurem kui otstel, mis viib rulli korpuse "keskmise kumeruse" tekkeni. Sellisel juhul süvendab tavapärase kroonikonstruktsiooni kasutamine ebaühtlast kontaktrõhku. Seetõttu tuleb soojuspaisumisest tingitud täiendava kumeruse kompenseerimiseks ja rulli pinnale ühtlase kontaktrõhu tagamiseks projekteerida "negatiivne kroon" (kus keskmise osa läbimõõt on veidi väiksem kui otste läbimõõt, tuntud ka kui "pöördkroon").

2.3 Ebaühtlase rullipinna kulumise kompenseerimine

Pikaajalise töötamise ajal kogevad mõned rullid (näiteks pressi kummirullid) paberivõrgu servades sagedasemat hõõrdumist (kuna paberivõrgu servad kipuvad kandma lisandeid), mille tulemuseks on otste kiirem kulumine kui keskel. Ilma kroonidisainita on rulli pinnal pärast kulumist "keskelt kumerus ja otstest läbivajumine", mis omakorda mõjutab rõhujaotust. Krooni eelseadistamisega saab säilitada rulli pinna kontuuri ühtlust kulumise algstaadiumis, pikendades rulli kasutusiga ja vähendades kulumisest tingitud tootmiskõikumisi.

3. Krooni klassifikatsioon: erinevatele töötingimustele kohandatud tehnilised valikud

Paberimasina tüübi (madal/kiire, kitsa/laia paberimasina), rulli funktsiooni (pressimine/kalandreerimine/juhtimine) ja protsessinõuete põhjal saab krooni jagada erinevatesse tüüpidesse. Erinevat tüüpi kroonid erinevad konstruktsiooniomaduste, reguleerimismeetodite ja rakendusvõimaluste poolest, nagu on üksikasjalikult kirjeldatud järgmises tabelis:

4. Krooni kujundamisel peamised mõjutavad tegurid: täpne arvutus tootmisnõuetele kohandamiseks

Krooni väärtust ei määrata suvaliselt; see tuleb efektiivse toimimise tagamiseks põhjalikult arvutada valtsimisparameetrite ja protsessitingimuste põhjal. Krooni disaini mõjutavad peamised tegurid hõlmavad peamiselt järgmisi aspekte:

4.1 Rulli mõõtmed ja materjal

1. Rulli keha pikkus (L)Mida pikem on rulli korpus, seda suurem on paindedeformatsioon sama rõhu all ja seega on vajalik kroonväärtus. Näiteks vajavad laia paberimasina pikad rullid deformatsiooni kompenseerimiseks suuremat kroonväärtust kui kitsa paberimasina lühikesed rullid.
2. Rulli korpuse läbimõõt (D)Mida väiksem on rulli korpuse läbimõõt, seda madalam on jäikus ja seda altimad on rull rõhu all deformeerumisele. Seetõttu on vaja suuremat kroonväärtust. Seevastu suurema läbimõõduga rullidel on suurem jäikus ja kroonväärtust saab vastavalt vähendada.
3. Materjali jäikusErinevatel rullmaterjalidel on erinev jäikus; näiteks terasrullidel on palju suurem jäikus kui malmrullidel. Väiksema jäikusega materjalid deformeeruvad rõhu all rohkem, mistõttu on vaja suuremat kroonväärtust.

4.2 Töörõhk (lineaarne rõhk)

Press- ja kalandrrullide, näiteks rullide töörõhk (lineaarrõhk) on oluline tegur, mis mõjutab kroonkonstruktsiooni. Mida suurem on lineaarrõhk, seda olulisem on rulli korpuse paindedeformatsioon ja kroonväärtust tuleb vastavalt suurendada, et deformatsiooni kompenseerida. Nende suhet saab ligikaudselt väljendada lihtsustatud valemiga: kroonväärtus H ≈ (P×L³)/(48×E×I), kus P on lineaarrõhk, L on rulli pikkus, E on materjali elastsusmoodul ja I on rulli ristlõike inertsimoment. Näiteks pakkepaberi pressirullide lineaarrõhk on tavaliselt suurem kui 300 kN/m, seega peab vastav kroonväärtus olema suurem kui madalama lineaarrõhuga kultuuripaberi pressirullidel.

4.3 Masina kiirus ja paberitüüp

1. Masina kiirusKiirete paberimasinate (kiirus > 1200 m/min) töötamise ajal on paberivõrk rõhu ühtluse suhtes palju tundlikum kui aeglase kiirusega paberimasinatel. Isegi väikesed rõhukõikumised võivad põhjustada paberi kvaliteedi defekte. Seetõttu kasutavad kiired paberimasinad tavaliselt "juhitavat krooni", et realiseerida dünaamilise deformatsiooni reaalajas kompenseerimist ja tagada stabiilne rõhk.
2. Paberi tüüpErinevat tüüpi paberil on rõhu ühtluse osas erinevad nõuded. Salvrätikul (nt tualettpaber ruutmeetrikaaluga 10–20 g/m²) on madal ruutmeetrikaal ja see on äärmiselt tundlik rõhukõikumiste suhtes, mis nõuab ülitäpset kroonikujundust. Seevastu paksul paberil (nt papp ruutmeetrikaaluga 150–400 g/m²) on suurem võime taluda rõhukõikumisi, seega saab kroonitäpsuse nõudeid vastavalt vähendada.

5. Levinud krooniprobleemid ja hooldus: õigeaegne kontroll stabiilse tootmise tagamiseks

Ebamõistlik võra disain või ebaõige hooldus mõjutavad otseselt paberi kvaliteeti ja põhjustavad mitmeid tootmisprobleeme. Levinumad võra probleemid ja vastavad vastumeetmed on järgmised:

5.1 Liiga suur krooniväärtus

Liiga suur kroonväärtus põhjustab rulli keskel liigset survet, mille tulemuseks on paberi madal ruutmeetrikaal ja kõrge kuivusaste keskel. Rasketel juhtudel võib see isegi põhjustada „purunemist“ (kiudude purunemist), mis mõjutab paberi tugevust ja välimust.

VastumeetmedMadala kiirusega paberimasinates kasutatavate fikseeritud kroonrullide puhul on vaja rullid asendada sobiva kroonväärtusega rullidega. Kiire kiirusega paberimasinates kasutatavate reguleeritavate kroonrullide puhul saab hüdraulilist või pneumaatilist rõhku reguleeritava kroonsüsteemi abil vähendada, et kroonväärtust vähendada, kuni rõhujaotus on ühtlane.

5.2 Liiga väike krooniväärtus

Liiga väike kroonväärtus põhjustab rulli keskel ebapiisavat rõhku, mis omakorda viib paberi ebapiisava veetustamiseni keskelt, madala kuivsisalduseni, suure ruutmeetrikaaluni ja kvaliteedidefektideni, näiteks „märgade laikudeni“. Samal ajal võib see mõjutada ka järgneva kuivatamisprotsessi efektiivsust.

VastumeetmedFikseeritud krooniga rullide puhul tuleb krooniväärtuse suurendamiseks rulli korpust ümber töödelda. Reguleeritavate krooniga rullide puhul saab krooniväärtuse tõstmiseks suurendada hüdraulilist või pneumaatilist rõhku, tagades, et rõhk keskel vastab protsessi nõuetele.

5.3 Krooni kontuuri ebaühtlane kulumine

Pikaajalise töötamise järel kulub rulli pind. Ebaühtlase kulumise korral deformeerub rulli krooni kontuur ja pinnale tekivad ebaühtlased laigud. See põhjustab paberile defekte, nagu triibud ja mõlgid, mis mõjutavad oluliselt paberi välimust.

VastumeetmedKontrollige regulaarselt rulli pinda. Kui kulumine jõuab teatud tasemeni, lihvige ja parandage rulli pinda õigeaegselt (nt lihvige pressi kummirullide krooni kontuuri uuesti), et taastada krooni normaalne kuju ja suurus ning vältida liigset kulumist, mis mõjutab tootmist.

6. Kokkuvõte

Näiliselt peene, kuid olulise tehnoloogiana on paberimasina rullide kroon ühtlase paberikvaliteedi tagamise keskmes. Alates fikseeritud kroondetailidest madala kiirusega paberimasinates kuni reguleeritava kroondetailini kiirete ja laiade paberimasinate puhul on kroondetailide tehnoloogia pidev arendamine alati keskendunud põhieesmärgile „deformatsiooni kompenseerimine ja ühtlase rõhu saavutamine“, kohandudes erinevate paberitootmistingimuste vajadustega. Mõistlik kroondetailide disain mitte ainult ei lahenda kvaliteediprobleeme, nagu ebaühtlane paberi ruutmeetrikaal ja halb veetustamine, vaid parandab ka paberimasinate tööefektiivsust (vähendades paberi purunemiste arvu) ja vähendab energiatarbimist (vältides ülekuivatamist). See on asendamatu tehniline tugi paberitööstuse arendamisel „kõrge kvaliteedi, kõrge efektiivsuse ja väikese energiatarbimise“ suunas. Tulevikus muutub paberitootmises seadmete täpsuse pideva täiustamise ja protsesside pideva optimeerimisega kroondetailide tehnoloogia veelgi täiustatumaks ja intelligentsemaks, aidates veelgi kaasa paberitööstuse kõrge kvaliteedi arendamisele.