BRPI0721415A2 - cilindro yankee para máquina de produção de papel - Google Patents

Abstract

CILINDRO YANKEE PARA MáQUINA DE PRODUçãO DE PAPEL. A presente invenção refere-se ao cilindro Yankee feito de aço 5 inclui uma carcaça cilíndrica (11) unida a duas extremidades (13, 15) às quais são fixados respectivos moentes de suporte (3). A carcaça cilíndrica (11) é unida às extremidades através de uma solda circunferencial formada entre superfícies opostas de cada extremidade e da carcaça cilíndrica.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CILINDRO YANKEE PARA MÁQUINA DE PRODUÇÃO DE PAPEL".

DESCRIÇÃO Campo Técnico

Esta invenção concerne a melhoramentos na construção dos assim denominados cilindros Yankee para a secagem de papel em sistemas de produção de papel a úmido. Técnica Anterior

Para a produção de papel, um processo a úmido é usado mais comumente, no qual uma pasta de fibras de celulose e de água, com possí- veis aditivos de uma natureza variável, é distribuída através de uma ou mais caixas de alimentação em um fio de formação, o qual se move ao longo de uma direção de avanço. Uma pequena quantidade de água é drenada atra- vés do fio para aumento do teor seco da camada de pasta, a qual se forma sobre o fio em si. Com passagens subsequentes entre mais fios e/ou fios e feItros, uma redução gradual no teor de água é obtida a partir da camada de fibra de celulose para se atingir uma consistência adequada, em outras pa- lavras, um teor seco o qual permita a passagem da folha de papel através de um sistema de secagem.

Usualmente, o sistema de secagem inclui um assim denominado cilindro Yankee. Este é um cilindro grande, tipicamente com um diâmetro de 2 a 6 m, internamente aquecido, por exemplo, por vapor, e em torno do qual a folha de papel úmido é guiada. O papel se seca devido ao calor do interior do cilindro Yankee e, então, é removido da superfície cilíndrica do cilindro em si, por exemplo, usando-se uma lâmina raspadeira ou simplesmente por tração. A remoção por raspagem tipicamente é usada na produção de papel crepom, já que a lâmina além de remover a folha de fibras secas do cilindro Yankee introduz um certo nível de crespidão, o que torna o papel elástico. A remoção através de tração é usada para a produção de papel liso.

Usualmente, os cilindros Yankee são produzidos em ferro fundi- do. Estes cilindros são de peso pesado e, portanto, apresentam uma inércia térmica considerável e uma performance ruim devido aos aspectos de transmissão térmica através da parede do cilindro em direção ao papel a ser seco.

Portanto, sistemas para a produção de cilindros Yankee de aço têm sido pesquisados.

A US-A-3911595 e a US-A-4320582 mostram sistemas de cons- trução de cilindros Yankee através da montagem por aparafusamento de uma carcaça cilíndrica e assim denominadas extremidades ou paredes de extremidade, as quais fecham as superfícies nas extremidades do cilindro em si e as quais são moentes fixos, através dos quais o cilindro é suportado em mancais de rolamento apropriados e através dos quais o fluido condutor térmico, usualmente vapor, é circulado, para aquecimento do cilindro Yanke- e.

A US-A-3224084 descreve um cilindro Yankee obtido através da soldagem de uma banda ou tira de aço enrolada de forma helicoidal. A cons- trução deste cilindro é extremamente complexa e a presença de linhas de soldagem helicoidais na superfície do cilindro o torna difícil de produzir, bem como crítico do ponto de vista da integridade da soldagem e, portanto, da segurança do cilindro, devido à alta pressão de vapor a qual pode ocorrer dentro dele durante uma operação normal.

Na realidade, um dos aspectos mais críticos da construção de cilindros Yankee é a tensão elevada (parte com uma natureza de fadiga) à qual este maquinário é submetido, devido às condições nas quais ele tem que funcionar. A tensão é devido à pressão do vapor interno, ao peso, à for- ça centrífuga, aos diferenciais nas expansões térmicas, devido à distribuição térmica não-uniforme. Mais ainda, o cilindro, rodando, é submetido à ação de fadiga de uma ou de duas prensas, cuja função em si é conhecida, as quais exercem valores elevados de pressão linear na carcaça do cilindro em si.

Objetivos e Sumário da Invenção

Um objetivo desta invenção é prover um cilindro Yankee, mais especificamente um cilindro Yankee de aço, usando-se um sistema de cons- trução simples e segura. De acordo com um primeiro aspecto, a invenção provê um cilin- dro Yankee de aço que inclui uma carcaça cilíndrica unida a duas extremi- dades, às quais são fixados moentes e suporte, caracterizado pelo fato de a carcaça cilíndrica ser presa às extremidades através de uma soldagem cir- cunferencial produzida entre as superfícies de contato de cada extremidade e a carcaça cilíndrica, respectivamente.

De acordo com uma modalidade preferida, o cilindro tem uma soldagem incluindo um cordão circular em uma superfície, preferencialmente na superfície externa do cilindro, e um cordão traseiro, isto é, um cordão de soldagem secundário, na outra superfície, preferencialmente na face interna do cilindro. Isto garante uma integridade maior da soldagem e maior segu- rança.

Vantajosamente, o cordão de soldagem e, se presente, o cordão traseiro estão em uma posição para se permitir um ensaio radiográfico. Para esta finalidade, é preferível que a solda traseira do cordão seja disposta em uma superfície exposta da estrutura do cilindro, dentro do cilindro em si. Por- tanto, é possível dispor a aparelhagem radiográfica nas faces interna e ex- terna da zona de soldagem do cilindro e, portanto, controlar a qualidade da soldagem em si, verificando se esta cumpre as exigências de resistência da tensão mecânica elevada à qual é submetida.

Outros recursos preferíveis e modalidades da invenção são indi- cados abaixo, com referência aos exemplos de modalidade que não são Iimi- tantes e nas reivindicações dependentes no fim desta descrição. Breve Descrição dos Desenhos

A invenção é mais bem entendida seguindo-se a descrição e os desenhos, os quais mostram modalidades práticas não Iimitantes da inven- ção. Mais especificamente, nos desenhos:

a Figura 1 mostra um corte longitudinal de um cilindro Yankee em uma primeira modalidade;

a Figura 2 mostra um aumento de uma porção do cilindro Yan- kee na área de soldagem entre uma das extremidades e a carcaça cilíndrica;

a Figura 3 mostra um detalhe aumentado da soldagem da Figura a Figura 4 mostra um aumento da porção de uma ancoragem de um tirante dentro do cilindro e coaxial com ele;

a Figura 5 mostra um aumento da área de soldagem e a ancora- gem do tirante na respectiva extremidade;

a Figura 6 mostra um aumento similar àquele da Figura 3 de uma modalidade alternativa da soldagem entre a extremidade e a carcaça;

a Figura 7 mostra um aumento similar àquele da Figura 6 de uma modalidade modificada da invenção;

as figuras 8 e 9 mostram uma modalidade alternativa da ancora- gem do tirante interno na respectiva extremidade do cilindro Yankee;

as Figuras 10A, 10B mostram esquematicamente dois métodos para a construção da carcaça cilíndrica do Yankee em múltiplas seções sol- dadas em conjunto;

a Figura 11 mostra um corte longitudinal parcial de um cilindro Yankee em uma modalidade modificada, com uma extremidade curvada;

as figuras 12A e 12B mostram um aumento do detalhe indicado com Xll na Figura 11, de acordo com duas modalidades alternativas;

as figuras 13A, 13B, 13C mostram um aumento do detalhe indi- cado com Xll na Figura 11, de acordo com três modalidades alternativas. Descrição Detalhada das Modalidades da Invenção

Com referência inicial às figuras 1 a 5, uma primeira configura- ção do cilindro Yankee de acordo com a invenção será descrita, abaixo. Na Figura 1, a composição do cilindro Yankee é mostrada em um corte longitu- dinal contendo o eixo geométrico de rotação A-A do cilindro em si. O cilindro inclui um corpo principal 1 e dois moentes 3 através dos quais o cilindro é suportado por meio de mancais de rolamento 5 e 7. Através dos moentes 3, um fluido condutor térmico é circulado, usualmente vapor, que preenche a câmara interna do cilindro Yankee. A câmara é construída no corpo 1 do ci- lindro, o qual é definido por uma carcaça cilíndrica 11 composta por uma folha de metal enrolada com bordas confinantes e soldada ao longo da gera- triz ou ao longo de uma linha inclinada na superfície cilíndrica do cilindro em si. A carcaça cilíndrica final também pode ser fabricada através da junção de dois ou mais cilindros obtidos por rolamento e soldagem de folhas de metal. Neste caso, a junção entre duas carcaças cilíndricas adjacentes pode ser realizada através de soldagem circunferencial, se o contato ocorrer em uma linha ortogonal em relação ao eixo geométrico da carcaça, ou uma soldagem elíptica, se o contato ocorrer em um plano inclinado com respeito ao eixo geométrico da carcaça. A carcaça 11 é unida às extremidades 13 e aos quais são fixados, por sua vez, de uma forma a qual será descrita abaixo, os moentes 3.

Em uma modalidade preferível, cada moente 3 tem uma porção flangeada 3A unida, por exemplo, através de cavilhas 16 aos respectivos lados de extremidade 13. Os parafusos 16 são dispostos em um Iayout circu- lar em torno dos sistemas 13A e 15A realizados nas extremidades 13 e 15.

A superfície interna do metal em folha enrolado que forma a car- caça cilíndrica 11 é provida com ranhuras circulares 11 A, dentro das quais o condensado é coletado, que se forma pela liberação de energia térmica do vapor alimentado para a câmara interna do corpo 1 do cilindro Yankee em direção à circunferência. De uma forma que é conhecida e não-mostrada aqui, o condensado é extraído a partir do fundo das ranhuras circulares 11A e reciclado.

De acordo com uma modalidade preferível, a carcaça cilíndrica 11 é unida às extremidades 13 e 15 através de uma soldagem produzida com cordões de solda circulares.

As figuras 2 e 3 mostram em detalhes uma forma de produção da soldagem de junção entre a extremidade 13 e a carcaça cilíndrica 11. A soldagem da extremidade oposta 15 da carcaça 11 é produzida de uma ma- neira substancialmente simétrica.

Com referência às figuras 2 e 3, uma modalidade preferível an- tevê uma soldagem com uma seção transversal em formato de U, composta por um cordão de solda indicado como C1 na Figura 3, formado por um cor- dão o qual preenche uma cavidade definida entre um bisel dianteiro 21 na respectiva extremidade da carcaça cilíndrica 11 e um bisel 23 em uma su- perfície da extremidade 13 voltada para a carcaça cilíndrica.

O cordão de solda preferencialmente é do tipo plano, sua super- fície externa sendo alinhada com a superfície externa da carcaça cilíndrica 11. Se a última for provida com um endurecimento superficial, por exemplo, aplicado com um arco, o revestimento formará uma camada contínua sobre a superfície cilíndrica da carcaça 11 e o cordão de solda.

Para se tornar o cordão de solda C1, formado pelo material co- locado no espaço definido entre os biséis 21 e 23, acessível para um siste- ma radiográfico, de acordo com uma modalidade vantajosa, a extremidade 13 é provida com uma depressão circular 25, a qual se desenvolve em torno do eixo geométrico A-A do cilindro Yankee, adjacente à posição na qual o cordão de solda C1 é formado. Em uma modalidade vantajosa (veja, em par- ticular, a Figura 3), a depressão circular 25 tem uma seção transversal bise- Iada com um perfil definido por curvas de raio grande unidas às superfícies próximas da respectiva extremidade. Esta depressão anular ou concavidade pode ter, por exemplo, uma superfície de fundo 25A, a qual gradualmente sobe em uma direção radial para o eixo geométrico do cilindro Yankee a par- tir de uma posição 25B de profundidade máxima da depressão 25 até uma posição 25C para junção à superfície dianteira essencialmente plana 25D da extremidade 13.

Mais ainda, de acordo com uma modalidade vantajosa da inven- ção, a depressão 25 tem uma conexão circular 25E disposta radialmente para fora com respeito à posição de profundidade máxima 25B da cavidade ou depressão circular 25, a qual se desenvolve em direção ao interior da câmara do cilindro Yankee definindo uma borda circular 25F que forma pelo menos uma parte da parede do fundo do volume em formato de U, no qual o cordão de solda C1 é formado. Uma borda oposta 25F de formato circular é formada na parede dianteira da carcaça cilíndrica 11. As duas bordas circu- Iares opostas 25F são confinando o limite do volume do cordão C. De acordo com uma modalidade preferida da invenção, na face interna das bordas 25F é provida uma solda traseira, indicada com R. A solda traseira pode ser pro- vida em correspondência com os dois biséis formados nas bordas circulares opostas 25F que guiam a formação da solda traseira em si.

Em uma modalidade modificada, o cordão de solda C1 pode es- tar no interior do cilindro e a solda traseira R no exterior.

É entendido a partir das figuras 2 e 3 que o cordão de solda C1 e a solda traseira R podem ser facilmente radiografados, graças à sua posi- ção em relação aos elementos 11 e 13 e, em particular, graças à depressão circular 25. Mais ainda, a última causa um desvio das linhas de força dentro do material que forma o cilindro Yankee, quando este for submetido à tensão gerada durante uma operação. Este formato de linhas de força reduz a ten- são sobre o cordão de solda e, portanto, o risco de ele falhar.

De acordo com uma modalidade vantajosa, também a posição da carcaça cilíndrica 11 diretamente adjacente ao cordão de solda C1 apre- senta uma estrutura projetada especificamente para melhoria das condições de carregamento do cordão de solda e para aumento da espessura do cor- dão C1 em uma direção radial. De acordo com uma modalidade vantajosa, mostrada em particular na Figura 3, a carcaça cilíndrica 11 apresenta, pró- ximo de cada uma das bordas de extremidade, uma porção de parede cilín- drica de uma espessura gradualmente crescente a partir de uma zona de espessura mínima S1 até uma zona de espessura máxima S2 atrás do cor- dão de solda C1.

Nesta modalidade, portanto, as extremidades 13 e 15 são unidas pelo topo às bordas dianteiras da carcaça cilíndrica 11 com um cordão em formato de U com uma solda traseira interna. De acordo com uma modalida- de diferente, a possibilidade de realização da junção pela soldagem das ex- tremidades 13, 15 à carcaça cilíndrica 11 pela inserção das extremidades no interior da carcaça cilíndrica não é excluída. A Figura 6 mostra uma configu- ração deste tipo, em um corte aumentado similar ao corte da Figura 3. Neste caso, o cordão de solda, ainda indicado como C1 e em formato de U, está em uma posição definida entre dois biséis opostos, o primeiro em uma borda circunferencial da extremidade 13 e indicado como 23X e o outro em uma porção interna da carcaça cilíndrica 11 indicado com 21X. Em uma modali- dade vantajosa, a soldagem é formada com uma solda traseira interna R.

Preferencialmente, também neste caso, dentro da extremidade 13 está uma depressão indicada com 25, que tem um formato circular e dis- posta adjacente ao cordão de solda C1 e sua solda traseira R feita na super- fície interna da unidade 11,13. Neste caso, a depressão 25 de novo caracte- rizada por um perfil particularmente suave de sua seção transversal e com raios de curvatura grandes otimiza o formato das linhas de força na área da solda em si, reduzindo a tensão à qual esta é submetida pelo efeito da pres- são interna do cilindro Yankee.

Em uma modalidade modificada, o cordão de solda C1 pode es- tar no interior do cilindro e a solda traseira R no exterior.

Em uma modalidade modificada, a solda de junção de cada ex- tremidade da carcaça cilíndrica pode ter um formato em V, um formato de 1/2 V, preferencialmente com uma solda traseira, ou um formato de K ou de X, com um cordão interno e um externo. Não está excluído que a solda seja um U duplo, ao invés de um U com a solda traseira oposta. A solda ilustrada, não obstante, apresenta maior resistência para o tipo de tensões às quais é submetida.

As duas extremidades 13 e 15 do cilindro Yankee são unidas não apenas pela carcaça cilíndrica 11, mas também por um tirante interno indicado como 31. Em uma modalidade vantajosa, o tirante interno 31 é coa- xial com o cilindro e é na forma de uma estrutura tubular. Em uma modalida- de vantajosa, o tirante interno 31 pode ser protendido, para compensação da tensão térmica devido às expansões diferenciais entre as várias partes do cilindro Yankee.

Em uma modalidade vantajosa, a estrutura tubular do tirante 31, indicada por 31 A, é provida com orifícios adequados 33 para a passagem dos dutos do sistema de extração de condensado (não-mostrado nos dese- nhos), bem como orifícios 34 de um diâmetro menor para a circulação e a distribuição do vapor. Mais ainda, o tirante 31 é provido com passagens a- dequadas para seres humanos 36 para acesso e manutenção dentro do vo- lume em formato de coroa circular. A estrutura tubular do tirante 31 é unida pelo topo a dois respectivos corpos anulares 35 e 37, um dos quais sendo mostrado em particular na Figura 4. Os corpos anulares 35 e 37 são ligados às respectivas extremidades 13 e 15. Para esta finalidade, cada um dos dois corpos anulares 35 é provido com uma série de orifícios passantes dispostos internamente com respeito à circunferência ao longo da qual a estrutura tu- bular 31A é soldada pelo topo ao corpo anular 35. A junção entre o corpo anular 35, 37 e a extremidade 13, 15 é obtida através de duas séries de pa- rafusos 39 dispostos respectivamente de modo interno e externo em uma superfície cilíndrica ideal formando uma extensão ideal da estrutura tubular 31A.

Através de elementos adequados, é possível, durante a monta- gem, submeter a estrutura 31A e os corpos anulares 35, 37 a uma tensão de tração.

Em cada corpo anular 35, 37 é provido um anel de reforço 41 soldado em 43 e 45 com um cordão de solda duplo em torno da abertura 13A, 15A da extremidade 13 ou 15, respectivamente.

Em uma modalidade vantajosa (vista em um aumento em parti- cular da Figura 5), a junção entre a estrutura tubular 31A do tirante 31 e os corpos anulares 35, 37 é obtida através de uma solda em formato de K ou de X, feita com um cordão de solda duplo C2 formado no espaço formado por dois biséis em formato de V da superfície da extremidade dianteira da estrutura tubular 31A e uma borda circular 45 (ou uma borda em formato de V) do respectivo corpo anular 35, 37.

A estrutura do tirante central 31 e sua junção às extremidades 13, 15 também podem ser feitas de acordo com configurações diferentes com respeito àquilo ilustrado nas figuras 4 e 5. Uma modalidade alternativa é mostrada na Figura 8. Neste caso, o tirante 31 tem uma estrutura tubular 31A soldada no topo com um cordão duplo em formato de K ou em formato de X C3 a uma projeção anular 49 formada em um corpo anular 51 soldado por meio de um cordão de solda duplo C4 em um orifício localizado na res- pectiva extremidade 13 ou 15. O corpo anular 51 tem um alojamento 53, dentro do qual é inserida a porção flangeada 3A do respectivo moente 3, o qual então é fixado ao complexo formado pela extremidade 13 com o corpo circular 51 soldado de forma rígida a ela através de um acoplamento de pa- rafuso, conforme mostrado na Figura 8.

A Figura 9 mostra uma outra modalidade da junção entre o tiran- te 31 e as extremidades 13, 15 do cilindro Yankee. Nesta configuração, a solda entre a estrutura tubular 31A e o corpo circular 51 não é uma solda de topo com um cordão duplo C3, C3, conforme mostrado na Figura 8, mas, ao invés disso, é formada com um cordão de solda único C5. O corpo anular 51 é unido ainda por um cordão de solda C4, C4 à parte principal da extremida- de 13 e o complexo 13, 51 é conectado com um acoplamento de parafuso à parte flangeada 3A do respectivo moente 3. A conexão de parafuso pode ser realizada pelo enroscamento do parafuso em um orifício cego (conforme mostrado na Figura 9), ou pelo enroscamento dele através de um orifício passante a uma porca colocada dentro do cilindro.

Nas modalidades descritas até agora, o acoplamento entre a carcaça cilíndrica 11 e as extremidades 13, 15 é obtido exclusivamente por soldagem, eliminando-se o uso de parafusos ou cavilhas, os quais, usual- mente usados nas configurações conhecidas, têm múltiplos inconvenientes, incluindo o risco de serem submetidos a uma alta tensão à flexão à qual es- tes componentes mecânicos são incapazes de resistir com segurança ade- quada, e também implicam no risco de falhar em garantir um selo adequado entre o interior e o exterior do cilindro, devido às deformações à flexão, devi- do ao efeito da pressão interna, durante uma operação. Uma deformação à flexão deste tipo enfraquece o selo entre as superfícies unidas por cavilhas da carcaça cilíndrica e as extremidades com conseqüente vazamento de vapor superaquecido a partir do interior do cilindro. Um segundo problema em potencial é o fato de uma conexão feita com cavilha não proteger quanto a uma infiltração de agentes oxidantes entre as superfícies de conexão. Se, por exemplo, seguindo-se à tensão de operação, mesmo uma separação parcial das superfícies de conexão ocorresse, a umidade possivelmente mis- turada com os agentes químicos presentes no processo poderia penetrar entre as superfícies. Nesta condição, uma camada de óxido poderia se for- mar, impedindo o fechamento da conexão. Esta camada de oxido pode au- mentar de espessura ao longo do tempo, até comprometer a segurança da conexão.

A Figura 7 mostra uma modalidade modificada da invenção, na qual a junção entre a carcaça cilíndrica 11 e as extremidades 13, 15 ocorre através do uso de uma coroa de parafusos ou cavilhas, mas se evitando os inconvenientes mencionados anteriormente derivados de tensões elevadas à flexão dos parafusos. Números iguais indicam partes iguais ou equivalentes àquelas da modalidade prévia.

Nesta modalidade, na superfície interna 13B da extremidade 13 (uma configuração similar é provida na extremidade 15 não-mostrada), um anel 61 é soldado, por exemplo, através de um cordão de solda em formato de V C6 (sem se querer, com isso, excluir outras formas diferentes de cor- dão de solda). O anel 61 tem uma superfície externamente cilíndrica de um diâmetro substancialmente igual ao diâmetro interno da porção de extremi- dade da carcaça cilíndrica 11, a qual é colocada em torno do anel 61 e leva- da a se confinar com sua superfície dianteira 11A contra a superfície diantei- ra interna 13B da extremidade 13. Uma série de parafusos 63 conecta me- canicamente a extremidade 13 e a carcaça cilíndrica 11. Uma junção similar é requerida entre a extremidade 15 e a outra extremidade da carcaça cilín- drica 11.

Com esta conformação, a tensão à flexão induzida pela pressão interna do cilindro Yankee na junção entre os componentes 13, 15 e o com- ponente 11 é liberada sobre o anel 61 e, portanto, sobre a extremidade 13, bem como sobre a unidade de armazenamento de banda de freqüência de uso 15, enquanto os parafusos 63 são submetidos essencialmente apenas a uma tensão à tração e apenas de forma marginal às tensões à flexão, ou, em qualquer caso, a tensões a flexão de nenhuma relevância.

Esta conformação também apresenta a vantagem adicional de permitir a aplicação de uma gaxeta de selo 65, por exemplo, uma gaxeta de borracha ou de cobre. Esta pode ser alojada em um alojamento circular na superfície externamente radial do anel 61, isto é, a superfície em contato com a carcaça cilíndrica 11. Esta gaxeta ainda gera uma garantia contra o vazamento de vapor sob pressão do cilindro Yankee.

A Figura 7 mostra uma estrutura de um tirante 31 essencialmen- te equivalente àquelas das figuras 1 a 5, mas deve ser entendido que, neste caso, o tirante 31 pode ser ancorado, por exemplo, conforme mostrado nas figuras 8 e 9.

O corpo 1 do cilindro Yankee pode ser fabricado com uma folha de metal única de uma largura igual ao comprimento do cilindro, conformado e com bordas opostas soldadas no topo. Não obstante, acima de tudo, no caso de cilindros Yankee de comprimento axial elevado, a carcaça cilíndrica do corpo 1 pode ser produzida em múltiplas seções, por exemplo, por dois metais em folha, cada um conformado para a formação de uma parede cilín- drica e, então, soldando-se as duas porções de cilindro uma à outra ao longo de uma linha circular. Esta forma de formação do corpo 1 do cilindro Yankee é mostrada na Figura 10A. 101 e 102 indicam os dois metais em folha con- formados soldados no topo em T. CT indica duas bordas de topo circunfe- renciais soldadas a cada outra para a formação de uma única linha de sol- dagem circunferencial CS, a qual está localizada em um plano ortogonal ao eixo geométrico do cilindro. A Figura 10B mostra um método de fabricação da carcaça cilíndrica 1 do cilindro Yankee com duas porções do aço em fo- lha 101, 102, as quais têm bordas inclinadas opostas, de modo que a solda- gem das duas porções da carcaça cilíndrica 1 do cilindro Yankee ocorra ao longo de uma linha CS' que fica em um plano o qual não é ortogonal ao eixo geométrico do cilindro. Se necessário, a carcaça cilíndrica pode ser obtida pela soldagem em conjunto de mais de duas porções, de acordo com o que é ilustrado nas figuras 10A e 10B.

Em uma modalidade vantajosa, o cilindro Yankee pode ser pro- vido com as extremidades 13, 15 tendo uma seção transversal curvada ou parcialmente curvada, com uma concavidade virada para o exterior e uma convexidade virada para o interior do cilindro. Em uma modalidade possível, a porção curvada das extremidades é formada por meio de uma parede cir- cular com uma seção transversal curvada (isto é, uma seção de acordo com um plano radial). Em uma modalidade, a parede é soldada ao longo de uma circunferência externa da carcaça ou a uma porção circular plana da extre- midade. Em uma modalidade, esta parede circular é soldada ao longo de uma circunferência interna a uma placa circular, preferencialmente plana, que define a parte central da extremidade, à qual o moente relevante é fixa- do. O formato curvado permite mais resistência à alta pressão dentro do ci- lindro, com espessuras de parede mais finas do que aquelas de uma parede plana.

A Figura 11 mostra um corte longitudinal de uma das duas ex- tremidades, no exemplo da extremidade 15, do cilindro Yankee com a ex- tremidade curvada. 15X indica uma parede curvada que tem um desenvol- vimento anular, com a concavidade se voltando para fora. É soldada ao lon- go de uma borda circunferencial internamente a uma placa plana circular 15Y formando a porção central da extremidade 15 à qual o moente 3 é fixa- do. Ao longo de uma borda circunferencial externa, a porção de parede cur- vada 15X é soldada a um anel externo 15Z. Em uma modalidade (Figura 11, 12A), o diâmetro da placa anular 15Y é tal que o tirante tubular interno 31 seja ancorado à placa anular 15Y em si. O diâmetro da solda entre as pare- des 15X e 15Y, portanto, é maior do que o diâmetro do tirante interno 31. Em uma modalidade possível, a solda entre as paredes 15X e 15Y é uma solda em formato de U duplo ou de V duplo, conforme mostrado na Figura 12A. Em uma modalidade modificada, a solda pode ser uma solda em V. Em geral, a solda estará presente como um cordão de solda duplo, interna e ex- ternamente, ou um cordão de solda em uma face e uma solda traseira na outra.

Em uma modalidade modificada (Figura 12B), o diâmetro da pla- ca 15Y é menor do que o diâmetro do tirante tubular interno 31, de modo que o último seja ancorado com um dos sistemas já descritos previamente à porção de parede curvada 15X. Para esta finalidade, a parede 15X pode a- presentar, por exemplo, porções angulares aplainadas 18A, 18B, ao longo das quais se apoiam as cabeças dos parafusos de fixação ou as cavilhas. Em uma modalidade da superfície interna da porção curvada anular 15X, entre a última e o tirante 31, é inserido um anel compensador 18C.

Ao longo da borda circunferencial externa a porção de parede curvada 15X é soldada com uma solda em U duplo, V duplo, % V com um cordão de solda em uma face e uma solda traseira na outra, ou com qual- quer outro formato adequado da solda, ao anel externo 15Z (Figura 13A), o qual, por sua vez, é soldado à carcaça cilíndrica 11. Nesta modalidade, a seção transversal do anel 15Z é conformada como a porção diametralmente mais externa das extremidades 13, 15, descrita com referência às figuras 1 a 9. A solda na borda terminal da carcaça cilíndrica 11 é feita de uma forma similar.

Em uma modalidade modificada (Figura 13B), a porção da pare- de curvada 15X é soldada com uma solda em formato de U e uma solda tra- seira interna, ou com uma solda em formato de U duplo, V duplo, >2 V ou com outras soldas conformadas de modo adequado, diretamente a uma bor- da circunferencial da extremidade da carcaça cilíndrica 11. Por exemplo, a carcaça cilíndrica 11 pode ter uma borda circular virada para dentro, confor- me mostrado na Figura 13B, ao longo da qual a solda com a borda circunfe- rencial externa da parte circular curvada 15X é formada preferencialmente, a solda é realizada com um cordão de solda externo e uma solda traseira in- terna, com uma solução similar àquela da solda da Figura 6.

Em uma outra modalidade (Figura 13C), a porção anular curva- da 15X tem um diâmetro externo igual ao diâmetro externo da carcaça cilín- drica 11 e a última é soldada no topo à superfície interna da parede 15X. Em uma modalidade possível, a solda é realizada com um cordão circular exter- no e uma solda traseira interna (Figura 13C), embora não se excluam outras soluções construtivas.

Cada uma das modalidades das soldas radiais mais externas (Figuras 13A, 13B, 13C) pode ser combinada com uma modalidade das sol- das radiais mais internas (Figura 12A, 12B).

As extremidades curvadas como nas figuras 11, 12A, 12B, 12C, 13A, 13B também podem ser usadas em um cilindro Yankee do tipo mostra- do na Figura 7. É entendido que o desenho é um exemplo dado apenas como uma demonstração prática da invenção, já que esta pode variar no formato e no layout, sem ficar fora do conceito subjacente à invenção em si. Qualquer número de referência nas reivindicações em anexo tem o objetivo de facilitar a leitura das reivindicações com referência à descrição e aos desenhos, e não limita o escopo da proteção representado pelas reivindicações.

Claims (36)

1. Cilindro Yankee feito de aço, que inclui uma carcaça cilíndrica unida em duas extremidades, às quais são fixados respectivos moentes de suporte, em que a carcaça cilíndrica é unida a cada uma das referidas ex- tremidades através de uma respectiva solda circunferencial no exterior do cilindro Yankee feita entre superfícies opostas de cada extremidade e a car- caça cilíndrica, respectivamente, e um cordão de solda traseira correspon- dente no interior do cilindro Yankee; e em que a referida carcaça cilíndrica tem próximo de cada uma de suas bordas de extremidade uma porção de parede cilíndrica de uma espessura que aumenta gradualmente a partir de uma zona de espessura mínima até uma zona de espessura máxima em correspondência com o que a referida solda traseira é formada.

2. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 1, em que a referida solda traseira é um reforço.

3. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a zona de espessura mínima da referida porção de parede cilíndrica é adjacente a uma ranhura circular para a coleta do condensado gerado pela transferência de calor a partir do referido vapor que circula no referido cilin- dro, a referida espessura mínima sendo maior do que a espessura da pare- de cilíndrica em correspondência com a referida ranhura circular.

4. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 1 ou 2 ou 3, caracterizado pelo fato de o referido cordão de solda e o referido cordão de solda traseira terem uma seção transversal com um formato selecionado a partir do grupo que inclui: uma seção transversal em formato de U com um reforço, uma seção transversal em X, uma seção transversal em K.

5. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções precedentes, em que cada cordão de solda se desenvolve na respecti- va superfície dianteira do cilindro Yankee.

6. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções precedentes, em que o referido cordão de solda se desenvolve sobre a superfície cilíndrica do cilindro Yankee.

7. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 6, caracteri- zado pelo fato de cada cordão de solda ser formado em um espaço definido entre um bisel dianteiro na respectiva borda da carcaça cilíndrica e um bisel em uma superfície da extremidade virada em direção à carcaça.

8. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções precedentes, em que cada uma das referidas extremidades inclui, pró- ximo do cordão de solda, uma depressão circular.

9. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 8, em que a referida depressão circular é formada na superfície interna da respectiva ex- tremidade.

10. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 8 ou 9, em que a referida depressão circular tem uma seção transversal biselada com um perfil definido por raios de diâmetro grande se conectando às superfícies circundantes da respectiva extremidade.

11. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções precedentes, em que cada uma das referidas extremidades tem, na superfície voltada para o interior do cilindro, uma concavidade anular com um fundo o qual está subindo gradualmente a partir de uma área de profun- didade máxima da referida concavidade anular radialmente em direção ao interior do cilindro até uma superfície dianteira essencialmente plana interna da respectiva extremidade, e uma conexão anular a partir da referida zona de profundidade máxima em direção a uma projeção anular que define par- cialmente o fundo de uma cavidade na qual o cordão de solda é formado, a solda traseira do cordão de soldagem sendo formada na referida projeção anular.

12. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções precedentes, em que as referidas extremidades são soldadas no topo às bordas dianteiras da carcaça cilíndrica.

13. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções 1 a 11, em que as referidas extremidades são inseridas dentro da car- caça cilíndrica e cada uma delas é circundada por uma zona de extremidade da carcaça cilíndrica.

14. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 13, em que as superfícies opostas de cada uma das referidas extremidades e a carcaça cilíndrica são biseladas para a definição de um espaço no qual o cordão de solda é formado, o qual é disposto dentro da respectiva extremidade da car- caça cilíndrica.

15. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções precedentes, em que cada uma das referidas extremidades tem pelo menos uma porção curvada.

16. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 15, em que as extremidades têm uma porção anular curvada, com uma convexidade virada em direção ao interior do cilindro e uma concavidade em direção ao exterior do cilindro.

17. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 15 ou 16, em que cada uma das referidas extremidades tem uma parede curvada anular com uma concavidade em direção ao exterior do cilindro e uma convexidade em direção ao interior do cilindro, selada ao longo de uma borda circunfe- rencial dentro de uma placa central, à qual o respectivo moente do cilindro é conectado.

18. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 17, em que a referida parede anular curvada tem uma borda circunferencial externa, sol- dada a uma respectiva borda de extremidade da carcaça cilíndrica.

19. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 18, em que a referida parede anular curvada tem uma borda circunferencial externa, sol- dada a um anel lateral, por sua vez soldado a uma borda de extremidade correspondente da carcaça cilíndrica.

20. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções 15 a 19, que inclui um tirante interno ancorado à porção curvada de cada extremidade.

21. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 17, que inclui um tirante interno ancorado à referida placa central.

22. Cilindro Yankee de aço, que inclui uma carcaça cilíndrica unida a duas extremidades terminais, às quais respectivos moentes de su- porte são fixados, caracterizado pelo fato de as referidas extremidades se- rem unidas à carcaça cilíndrica através de uma pluralidade de parafusos substancialmente paralelos ao eixo geométrico da carcaça cilíndrica, e pelo fato de à superfície interna de cada extremidade ser soldado um anel que forma um suporte interno para a respectiva extremidade da carcaça cilíndri- ca que circunda o referido anel, pelo menos parte da tensão à flexão na refe- rida carcaça cilíndrica sendo liberada no referido anel.

23. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 22, caracteri- zado pelo fato de o referido anel ser soldado à referida extremidade através de uma solda em formato de K.

24. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 22 ou 23, caracterizado pelo fato de entre o referido anel e a superfície interna da car- caça ser disposta uma gaxeta anular.

25. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 24, caracteri- zado pelo fato de a referida gaxeta anular ser alojada em um alojamento no referido anel.

26. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções precedentes, em que a superfície interna da carcaça cilíndrica é provi- da com várias ranhuras circulares para coleta do condensado formado pelo vapor alimentado para o referido cilindro.

27. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções precedentes, que inclui pelo menos um tirante interno coaxial com o cilindro.

28. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 27, caracteri- zado pelo fato de o referido tirante interno ser protendido.

29. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 27 ou 28, em que o referido tirante interno inclui uma estrutura tubular, ligada a suas ex- tremidades através de soldagem circular a corpos anulares de ancoragem ancorados às extremidades do cilindro Yankee.

30. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 29, em que os referidos corpos anulares são soldados às referidas extremidades.

31. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 29, em que os referidos corpos anulares são ancorados às extremidades por cavilhas.

32. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 29, 30 ou 31, em que a referida estrutura tubular é soldada no topo aos referidos corpos anulares.

33. Cilindro Yankee de acordo com a reivindicação 32, em que cada corpo anular é soldado à estrutura tubular através de um cordão de solda duplo, interna e externamente à estrutura tubular com uma solda em formato de X ou de K.

34. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções precedentes, que tem uma borda de endurecimento superficial de me- tal na superfície externa da carcaça cilíndrica.

35. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções precedentes, em que a carcaça cilíndrica é formada por uma única fo- lha de metal com bordas dianteiras soldadas ao longo de uma linha reta, essencialmente paralelas ao eixo geométrico do cilindro, ou de acordo com uma linha helicoidal.

36. Cilindro Yankee de acordo com uma ou mais das reivindica- ções 1 a 34, em que a carcaça cilíndrica é formada por pelo menos duas porções cilíndricas, cada uma formada por uma folha de metal soldada no topo ao longo de uma linha substancialmente paralela ao eixo geométrico do cilindro ou helicoidal, e soldada uma à outra ao longo de uma linha de solda substancialmente circular ou elíptica.