Cilindro Yankee para una máquina de fabricación de papel.

Un cilindro Yankee fabricado de acero que incluye una envoltura cilíndrica (11) unida a dos extremos (13,

15) a los cuales están fijados los respectivos muñones de apoyo (3), en el que la envoltura cilíndrica se une a cadauno de dichos extremos a través de un cordón de soldadura circunferencial respectivo (C; C1) en el exterior delcilindro Yankee realizado entre superficies opuestas de cada extremo (13, 15) y la envoltura cilíndrica (11)respectivamente y un cordón de soldadura del dorso correspondiente (R) en el interior del cilindro Yankee y en elque dicha envoltura cilíndrica (11) tiene, cerca de cada uno de sus bordes extremos, una parte de pared cilíndrica deun grosor que aumenta gradualmente desde una zona de un grosor mínimo (S1) hasta una zona de grosor máximo(S2) en correspondencia con la cual está formado dicho cordón de soldadura circunferencial (C; C1).

Cilindro Yankee para una máquina de fabricación de papel Campo técnico Esta invención concierne a mejoras en la construcción de los denominados cilindros Yankee para secar papel en sistemas de fabricación de papel húmedo.

Técnica anterior Para la fabricación de papel un proceso en húmedo es el más comúnmente utilizado, en el cual una lechada de fibras de celulosa y agua, con posibles aditivos de una naturaleza variable, se distribuye a través de una o más cajas de alimentación en una tela metálica de formación, que se mueve a lo largo de una dirección de avance. Una pequeña cantidad de agua es drenada a través de la tela metálica para aumentar el contenido seco de la capa de lechada, la cual se forma en la propia tela metálica. Con los pasos subsiguientes entre más telas metálicas o telas metálicas y fibras sintéticas, se consigue una reducción gradual en el contenido de agua a partir de la capa de fibras de celulosa para que alcance una consistencia adecuada, en otras palabras, un contenido seco adecuado el cual permite el paso de la hoja de papel a través de un sistema de secado.

Generalmente, el sistema de secado incluye un denominado cilindro Yankee. Éste es un cilindro grande, típicamente con un diámetro de 2 – 6 metros, calentado interiormente por ejemplo mediante vapor y alrededor del cual se guía la hoja de papel húmeda. El papel se seca debido al calor desde el interior del cilindro Yankee y es entonces extraído de la superficie cilíndrica del propio cilindro, por ejemplo utilizando una cuchilla rascadora o simplemente por tensión.

La extracción rascando típicamente se utiliza en la fabricación de papel crepé, ya que la cuchilla además de extraer la hoja de fibras secas del cilindro Yankee introduce un cierto nivel de crepé el cual hace el papel elástico. La extracción a través de tensión se utiliza para la fabricación de papel suave.

Generalmente los cilindros Yankee están fabricados de hierro fundido. Estos cilindros son de un peso pesado y por lo tanto presentan una inercia térmica considerable y un pobre comportamiento debido a las características de la transmisión térmica a través de la pared del cilindro hacia el papel que se va a secar.

Por lo tanto han sido investigados sistemas para la fabricación de cilindros Yankee de acero.

Los documentos US – A – 3911595 y US – A – 4320582 revelan sistemas de construcción de cilindros Yankee a través del montaje mediante espárragos de una envoltura cilíndrica y los denominados extremos o paredes extremas que encierran las superficies en los extremos del propio cilindro y a los cuales están fijados muñones a través de los cuales el cilindro está sostenido en rodamientos de rodillos apropiados y a través de los cuales el fluido transportador térmico, generalmente vapor, es circulado para calentar el cilindro Yankee.

El documento US – A – 3224084 describe un cilindro Yankee obtenido a través de la soldadura de una banda o tira de acero enrollada helicoidalmente. La construcción de este cilindro es extremadamente compleja y la presencia de las líneas de soldadura helicoidales en la superficie del cilindro hace esto difícil de fabricar así como crítico desde el punto de vista de la integridad de la soldadura y por lo tanto de la seguridad del cilindro, debido a la alta presión del 45 vapor que puede ocurrir en el interior del mismo durante el funcionamiento normal.

El documento DE – A – 2707923 revela un cilindro de secado con una envoltura cilíndrica y partes extremas soldadas a la envoltura.

50 Realmente, uno de los aspectos más críticos de la construcción de los cilindros Yankee es la elevada tensión (algunas de naturaleza de fatiga) a la cual esta maquinaria está sometida durante las condiciones en las cuales tiene que trabajar. La tensión es debida a la presión del vapor interior, el peso, la fuerza centrífuga, los diferenciales en las expansiones térmicas debidas a la distribución térmica no uniforme. Además el cilindro, al girar, está sometido a la acción de fatiga de una o dos prensas, cuya función es conocida por sí misma las cuales ejercen valores elevados 55 de presión lineal en la envoltura del propio cilindro.

Objetos de resumen de la invención Un objeto de esta invención es proveer un cilindro Yankee, más específicamente un cilindro Yankee de acero, 60 utilizando un sistema de construcción simple y seguro. El cilindro Yankee según la invención se define en la reivindicación 1.

El cilindro Yankee de acero incluye una envoltura cilíndrica unida a dos extremos, a los cuales están fijados muñones de apoyo, en donde la envoltura cilíndrica está fijada a los extremos a través de una soldadura 65 circunferencial producida entre superficies de contacto de cada extremo de la envoltura cilíndrica respectivamente.

El cilindro tiene una soldadura que incluye un cordón circular en una superficie, preferiblemente la superficie exterior del cilindro y un cordón del dorso, esto es un cordón de soldadura secundario, en la otra superficie, preferiblemente la cara interior del cilindro. Esto garantiza una mayor integridad de la soldadura y una mayor seguridad.

De forma ventajosa, el cordón de soldadura y la soldadura del dorso están en una posición que permite la comprobación radiográfica. Para este propósito es preferible que el cordón de soldadura de la soldadura del dorso esté dispuesto en una superficie expuesta de la estructura del cilindro, en el interior del propio cilindro. Por lo tanto es posible ajustar el aparato de radiografía en las caras interior y exterior de la zona de soldadura del cilindro y por lo tanto controlar la calidad de la propia soldadura, verificando que ésta cumple los requisitos de resistencia a la elevada tensión mecánica a la cual se somete.

Características y formas de realización preferibles adicionales de la invención se indican más adelante en este documento con referencia a un ejemplo de forma de realización que no es limitativa y las reivindicaciones subordinadas al final de esta descripción.

Breve descripción del dibujo La invención se comprenderá mejor siguiendo la descripción y el dibujo, el cual muestra formas de realización prácticas no limitativas de la invención. Más específicamente en el dibujo:

la figura 1 muestra una sección longitudinal de un cilindro Yankee en una primera forma de realización;

la figura 2 muestra una ampliación de una parte del cilindro Yankee en el área de soldadura entre uno de los extremos y la envoltura cilíndrica;

la figura 3 muestra un detalle ampliado de la soldadura de la figura 2;

la figura 4 muestra una ampliación de la parte de anclaje de un tirante en el interior del cilindro y coaxial al mismo;

la figura 5 muestra una ampliación del área de soldadura y anclaje del tirante en el extremo respectivo;

la figura 6 muestra una ampliación similar a aquella de la figura 3 de una forma de realización alternativa de la soldadura entre el extremo y la envoltura;

la figura 7 muestra una ampliación similar a aquella de la figura 6 de una forma de realización modificada, la cual no queda dentro del ámbito de las reivindicaciones;

las figuras 8 y 9 muestran una forma de realización alternativa del anclaje del tirante interior en el extremo respectivo del cilindro Yankee;

las figuras 10A, 10B muestran esquemáticamente dos procedimientos para la construcción de la envoltura cilíndrica del Yankee en secciones múltiples soldadas juntas;

la figura 11 muestra una sección longitudinal parcial de un cilindro Yankee en una forma de realización modificada, con un extremo curvado;

las figuras 12A y 12B muestran una ampliación del detalle indicado con XII en la figura 11, según dos formas de realización alternativas;

las figuras 13A, 13B, 13C muestran una ampliación del detalle indicado con XII en la figura 11, según tres formas de realización alternativas.

Descripción detallada de las formas de realización de la invención Con referencia inicial a las figuras 1 a 5 se describirá más adelante una primera configuración del cilindro Yankee según la invención. En la figura 1 la composición del cilindro Yankee se representa en una sección longitudinal que contiene el eje de giro A – A del propio cilindro. El cilindro incluye... [Seguir leyendo]

1. Un cilindro Yankee fabricado de acero que incluye una envoltura cilíndrica (11) unida a dos extremos (13, 15) a los cuales están fijados los respectivos muñones de apoyo (3) , en el que la envoltura cilíndrica se une a cada uno de dichos extremos a través de un cordón de soldadura circunferencial respectivo (C; C1) en el exterior del cilindro Yankee realizado entre superficies opuestas de cada extremo (13, 15) y la envoltura cilíndrica (11) respectivamente y un cordón de soldadura del dorso correspondiente (R) en el interior del cilindro Yankee y en el que dicha envoltura cilíndrica (11) tiene, cerca de cada uno de sus bordes extremos, una parte de pared cilíndrica de un grosor que aumenta gradualmente desde una zona de un grosor mínimo (S1) hasta una zona de grosor máximo (S2) en correspondencia con la cual está formado dicho cordón de soldadura circunferencial (C; C1) .

2. Cilindro Yankee según la reivindicación 1 en el que la superficie interior de la envoltura cilíndrica (11) está provista de una serie de ranuras circulares (11A) para recoger el condensado formado por el vapor alimentado al interior de dicho cilindro y en el que la zona de grosor mínimo (S1) de dicha parte de la pared cilíndrica está adyacente a una de dichas ranuras circulares (11A) .

3. Cilindro Yankee según la reivindicación 1 o 2 caracterizado porque dicho cordón de soldadura circunferencial (C; C1) tiene una sección transversal en forma de U o dicho cordón de soldadura circunferencial (C; C1) y dicho cordón de soldadura del dorso (R) forman juntos una sección transversal en X o en K.

4. Cilindro Yankee según una o más de las reivindicaciones anteriores en el que cada cordón de soldadura circunferencial (C) se desarrolla en la respectiva superficie delantera del cilindro Yankee.

5. Cilindro Yankee según una o más de las reivindicaciones 1 a 3 en el que dicho cordón de soldadura circunferencial (C1) se desarrolla en la superficie cilíndrica del cilindro Yankee.

6. Cilindro Yankee según la reivindicación 5 en el que cada cordón de soldadura cilíndrico (C1) está formado en un espacio definido entre un chaflán delantero (21) en el borde respectivo de la envoltura cilíndrica (11) y un chaflán (23) en una superficie del extremo (13, 15) girada hacia la envoltura.

7. Cilindro Yankee según una o más de las reivindicaciones anteriores en el que cada uno de dichos extremos (13, 15) incluye, cerca del cordón de soldadura cilíndrico (C; C1) , una depresión circular (25) .

8. Cilindro Yankee según la reivindicación 7 en el que dicha depresión circular (25) está formada en la superficie interior del extremo respectivo (13, 15) .

9. Cilindro Yankee según una o más de las reivindicaciones 1 a 6 en el que cada uno de dichos extremos (13, 15) tiene, en la superficie hacia el interior del cilindro, una concavidad anular (25) con un fondo el cual se eleva gradualmente desde un área de máxima profundidad de dicha concavidad anular radialmente hacia el interior del cilindro hasta una superficie delantera interior esencialmente plana (25D) del extremo respectivo y una conexión anular (25E) desde dicha zona de máxima profundidad (25B) hacia una prolongación anular que define parcialmente el fondo de una cavidad en la cual está formado el cordón de soldadura circunferencial (C; C1) , la soldadura del dorso (R) del cordón de soldadura estando formada en dicha prolongación anular.

10. Cilindro Yankee según una o más de las reivindicaciones 1, 2, 3, 5, 6 y 9 en el que dichos extremos (13, 15) están soldados a tope a los bordes delanteros de la envoltura cilíndrica (11) .

11. Cilindro Yankee según una o más de las reivindicaciones 1 a 4 en el que dichos extremos (13, 15) están insertados en el interior de la envoltura cilíndrica (11) y cada uno de ellos está rodeado por una zona extrema de la envoltura cilíndrica (11) .

12. Cilindro Yankee según la reivindicación 11 en el que las superficies que se oponen de cada uno de dichos extremos (13, 15) y la envoltura cilíndrica (11) están achaflanadas para definir un espacio en el cual se forma el cordón de soldadura cilíndrico (C1; C) , el cual se dispone en el interior del extremo respectivo de la envoltura cilíndrica (11) .

13. Cilindro Yankee según una o más de las reivindicaciones anteriores en el que dichos extremos tienen cada uno de ellos por lo menos una parte curvada.

14. Cilindro Yankee según la reivindicación 13 en el que los extremos (13, 15) tienen una parte anular curvada, con una convexidad girada hacia el interior del cilindro y una concavidad hacia el exterior del cilindro.

15. Cilindro Yankee según la reivindicación 13 o 14 en el que cada uno de dichos extremos tiene una pared curvada anular (15X) con una concavidad hacia el exterior del cilindro y una convexidad hacia el interior del cilindro, cerradas herméticamente a lo largo de un borde circunferencial en el interior de una placa central (15Y) , a la cual está conectado el respectivo muñón (3) del cilindro.

16. Cilindro Yankee según la reivindicación 15 en el que dicha pared anular curvada (15X) tiene un borde circunferencial exterior, soldado a un borde extremo respectivo de la envoltura cilíndrica (11) .

17. Cilindro Yankee según la reivindicación 15 en el que dicha pared anular curvada (15X) tiene un borde circunferencial exterior, soldado a un anillo lateral (15Z) , a su vez soldado a un borde extremo correspondiente de la envoltura cilíndrica (11) .

18. Cilindro Yankee según una o más de las reivindicaciones 13 a 17 que incluye un tirante interior (31) anclado 10 a la parte curvada de cada extremo (13, 15) .

19. Cilindro Yankee según la reivindicación 15 que incluye un tirante interior (31) , cada extremo del cual está anclado una respectiva de dichas placas centrales (15Y) .

20. Cilindro Yankee según una o más de las reivindicaciones 1 a 17 que incluye por lo menos un tirante interior (31) coaxial al cilindro, dicho tirante interior estando preferiblemente pretensado.

21. Cilindro Yankee según la reivindicación 20 en el que dicho tirante interior (31) incluye una estructura tubular (31A) , unida en sus extremos a través de una soldadura circular (C2) a cuerpos de anclaje anulares (35) anclados a los extremos (13, 15) del cilindro Yankee, en el que dichos cuerpos anulares (35) están preferiblemente soldados o anclados por espárragos (39) a dichos extremos (13, 15) del cilindro Yankee.

22. Cilindro Yankee según la reivindicación 21 en el que dicha estructura tubular (31A) está soldada a tope a dichos cuerpos anulares (35) , cada cuerpo anular (35) estando preferiblemente soldado a la estructura tubular a través de un cordón de soldadura doble (C2) , interiormente y exteriormente a la estructura tubular (31A) con una soldadura en forma de X o de K.