ITPI20080112A1 - Struttura di protezione e coibentazione per le testate di un cilindro di asciugatura di un foglio continuo di carta per cartiere - Google Patents

Description

“STRUTTURA DI PROTEZIONE E COIBENTAZIONE PER LE TESTATE DI UN CILINDRO DI ASCIUGATURA DI UN FOGLIO CONTINUO DI CARTA PER CARTIERE†,

DESCRIZIONE

Ambito dell’invenzione

La presente invenzione si colloca nell’ambito dei macchinari per cartiere e, in particolare, si riferisce ad una struttura di protezione e coibentazione per le testate di un cilindro di asciugatura di un foglio continuo di carta per cartiere, in particolare un cilindro yankee.

Background dell’invenzione

Nella fabbricazione della maggior parte dei prodotti di carta presenti in commercio, ad esempio rotoli di carta igienica, fazzoletti, tovaglioli ecc., à ̈ prevista una fase di “converting†a partire da bobine di carta di grosse dimensioni, che vengono prodotte in cartiera mediante la cosiddetta “macchina continua†.

Il principio di funzionamento della macchina continua prevede di ricevere in ingresso un impasto fibroso che viene distribuito su una tela di formazione tramite un sistema denominato “cassa d’afflusso†. Si ottiene quindi un foglio continuo bagnato che passa su un feltro, capace di assorbire umidità dal foglio e, poi, attraverso rulli-pressa, il foglio ancora umido arriva sulla superficie di un cilindro di asciugatura, detto cilindro Yankee o anche“monolucido†.

Il cilindro Yankee di asciugatura à ̈ un cilindro di notevoli dimensioni, normalmente di circa 2 m fino a 5,5 m di diametro per una larghezza che va dai 2m ai 6 metri, cavo internamente e mantenuto alla temperatura corrispondente alla pressione del vapore saturo secco che va da 1 a 10 bar e che viene introdotto internamente. Il cilindro Yankee di asciugatura ruota su cuscinetti appoggiati su una struttura. Sulla sommità del cilindro Yankee vengono poste due semicappe di asciugatura, che, attraverso due bruciatori a gas, o due scambiatori a vapore o ad olio diatermico, producono aria calda al fine di rimuovere da quest’ultima l’umidità residua. L’aria che lascia la carta forma una corrente umida che à ̈ aspirata dalle cappe e successivamente immessa in atmosfera. Dopo l’asciugatura la carta ha un’umidità media del 5% ed à ̈ quindi pronta per essere avvolta in bobine.

La superficie attiva del cilindro Yankee di asciugatura à ̈ la superficie laterale, lambita dalla carta. Invece, le due basi del cilindro Yankee, o testate, non hanno alcuna funzione nell’asciugatura della carta. Per questo motivo, le due testate sono superfici di dispersione di calore, che aumentano notevolmente la quantità di vapore necessario a riscaldare il cilindro Yankee e quindi il consumo energetico nella cartiera.

È sentita quindi l’esigenza di progettare il cilindro Yankee di asciugatura per ridurre al minimo la dispersione energetica e ridurre il consumo vapore che passa al suo interno.

Un sistema adottato per isolare la testata del cilindro à ̈ quello di ricoprire tutta la sua superficie applicando una copertura, in lamiera di acciaio o alluminio, alla quale vengono incollati materiali isolanti. In particolare, la copertura à ̈ realizzata sotto forma di pannelli a forma di settori circolari, in modo da ricoprire tutta la superficie delle testate. Tuttavia tale soluzione risulta precaria in quanto, con il tempo, lo strato isolante tende a distaccarsi dalla copertura. Ciò à ̈ dovuto prevalentemente all’azione combinata dell’umidità e della temperatura sul collante di legame che tende mano a mano a deteriorarsi e a perdere la sua funzione di collegamento, oltre cha all’azione della forza centrifuga delle testate che ruotano insieme al rullo. Infatti, la velocità periferica del cilindro Yankee può arrivare fino a 2000 metri al minuto, e quindi le testate possono ruotare ad oltre 200 giri al minuto.

Un ulteriore problema à ̈ quello di creare una protezione per gli operatori, in modo che essi non possano arrivare a toccare le testate mentre il cilindro ruota.

Sintesi dell'invenzione

È scopo della presente invenzione fornire una struttura di protezione e coibentazione per le testate di un cilindro di asciugatura di un foglio continuo di carta per cartiere, in particolare un cilindro Yankee, che riduca la dispersione di vapore e consenta un risparmio energetico, e sia stabile nel tempo senza rischio di staccarsi.

È un altro scopo della presente invenzione fornire una struttura di protezione e coibentazione per le testate di un cilindro di asciugatura di un foglio continuo di carta per cartiere, in particolare un cilindro Yankee, che sia applicabile sia a cilindri nuovi che come retrofit ad impianti esistenti.

È anche scopo dell'invenzione fornire una struttura di protezione e coibentazione per le testate di un cilindro di asciugatura di un foglio continuo di carta per cartiere, in particolare un cilindro Yankee, che sia costruttivamente semplice e economica da realizzare.

Questi ed altri scopi sono raggiunti da una struttura di protezione per le testate di un cilindro di asciugatura di un foglio continuo di carta, in particolare un cilindro Yankee, detto cilindro di asciugatura ruotando attorno ad un albero di rotazione ed essendo supportato da una struttura portante, detta struttura di protezione comprendendo:

− un carter di protezione disposto attorno a detto albero di rotazione in prossimità di una testata di detto cilindro;

− mezzi di fissaggio di detto carter a detta struttura portante, tale che detto carter durante la rotazione del cilindro di asciugatura rimane fisso rispetto alla struttura portante e fronteggia detta testata isolandola termicamente.

In altre parole, il carter à ̈ solidale alla struttura portante e risulta fisso rispetto al cilindro di asciugatura fronteggiandone la testata mentre quest’ultimo ruota e proteggendo nel contempo la testata in modo da ridurre la dispersione di calore verso l’esterno.

Vantaggiosamente, sono previsti mezzi di tenuta tra detto carter e detta testata, in modo da impedire un passaggio di aria tra essi. In tal modo si arresta la dispersione di calore sia per irraggiamento, a causa della presenza del carter, sia per convezione, in quanto i mezzi di tenuta non permettono la fuoriuscita dell’aria calda esistente tra il carter fisso e la testata girevole, né permettono ingresso di aria fresca dall’esterno.

In particolare, detti mezzi di tenuta prevedono un labbro disposto in prossimità di detta testata ed, in particolare, un labbro che rimane vicinissimo a detta testata o striscia con minimo attrito su detta testata.

In particolare, detto labbro forma un labirinto con detta testata, per ridurre al minimo il passaggio di aria.

Alternativamente, detto carter ha una scanalatura di impegno per una guarnizione in materiale di tenuta, ad esempio materiale plastico o alluminio, tale che detta guarnizione vada a contatto strisciante con minimo attrito con minimo attrito con la testata o rimanga molto vicino alla testata senza toccarla.

Vantaggiosamente, detto carter di protezione à ̈ un disco e comprende una prima ed una seconda porzione di disco mutuamente accoppiabili tra loro disposte, in uso, a cavallo di detto albero di rotazione.

In particolare, detti mezzi di fissaggio di detta prima e seconda porzione di disco comprendono almeno una prima ed una seconda staffa disposte da parti opposte rispetto a detto albero di rotazione e in modo da sporgere in uso da detto disco da parte opposta rispetto alla testata. In particolare, le staffe sono ortogonali alla superficie del disco e sono fissate alla struttura portante mediante mezzi di bloccaggio rilasciabili, ad esempio viti.

Le staffe sono preferibilmente realizzate su detta prima e seconda porzione di disco ad una distanza tale dall’asse del cilindro in modo da poter essere fissate alla struttura portante ai lati del cuscinetto di supporto di rotazione del cilindro. In particolare, le staffe sono realizzate a partire dal bordo del disco verso l’interno.

Vantaggiosamente, detto carter presenta dal lato che, in uso, si affaccia su detta testata una pluralità di scanalature atte a interrompere i movimenti convettivi di aria calda nello spazio interno tra testata e carter. In particolare dette scanalature sono concentriche rispetto all’asse del cilindro. In tal modo, viene minimizzata la dispersione del calore verso l’esterno e quindi ridotti i costi energetici per produrre vapore.

Preferibilmente, detto carter ha una gonnella periferica che va a disporsi parallela alla superficie laterale del cilindro di asciugatura, per un tratto non coperto dal foglio continuo di carta che transita su detto rullo. In tal modo, la gonnella ha la funzione di ridurre la dispersione termica lungo le due fasce laterali del cilindro Yankee sulle quali la carta non transita, aumentando il risparmio energetico già alto grazie alla presenza del carter. In aggiunta la gonnella ha la funzione di evitare che frammenti di carta, fibre sciolte e detriti vadano a entrare tra carter e testata, nella zona dei mezzi di tenuta. In particolare, la gonnella presenta un bordino di tenuta a contatto strisciante con minimo attrito con la superficie laterale del cilindro Yankee di asciugatura.

Breve Descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’apparecchiatura, secondo l’invenzione, risulteranno più chiaramente con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui: − la figura 1 mostra una vista prospettica di un cilindro Yankee di asciugatura e della struttura portante che lo sorregge, secondo la tecnica nota; − la figura 2 mostra una vista prospettica del cilindro Yankee di asciugatura di figura 1, in una fase di montaggio del carter di protezione, secondo l’invenzione;

− la figura 3 mostra in una vista sezionata il carter di protezione disposto sulla testata del cilindro Yankee di asciugatura, secondo l’invenzione;

− la figura 4 à ̈ un ingrandimento della figura 3 in una zona di tenuta del carter di protezione con la testata del cilindro Yankee di asciugatura;

− la figura 5 mostra una vista prospettica del carter di protezione, secondo l’invenzione;

− la figura 6 mostra una vista prospettica del cilindro Yankee di asciugatura dotato del carter di protezione della testata, secondo l’invenzione.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

Con riferimento alla figura 1 à ̈ rappresentato, in forma schematica, un cilindro o rullo Yankee di asciugatura 1 di un foglio continuo di carta per cartiere che ruota attorno ad un albero di rotazione 2 su supporti di rotazione 2’ ricavati su una struttura portante 30 che sostiene da parti opposte l’albero 2.

In particolare, il cilindro di asciugatura 1 ruota avvolto dalla struttura di due semi cappe di asciugatura 4 e 5, rappresentate con tratto sottile, che hanno la funzione di aspirare la corrente umida formatasi durante la fase di asciugatura del foglio continuo di carta.

La superficie attiva del cilindro Yankee 1 à ̈ la superficie laterale esterna 1’, cosiddetta superficie “monolucida†, lambita dal nastro di carta bagnato (non mostrato) per mezzo di un rullo di pressatura 20. In aggiunta, il cilindro Yankee 1 comprende due basi o testate 3 che non possiedono alcuna funzione nell’asciugatura della carta ma anzi sono superfici di dispersione di calore che aumentano notevolmente la quantità di vapore necessario a riscaldare il cilindro Yankee 1 e quindi il consumo energetico nella cartiera.

Come mostrato nella figura 2 à ̈ previsto quindi, secondo l’invenzione, un carter di protezione 40, disposto attorno all’albero di rotazione 2 in prossimità di una delle testate 3, collegato alla struttura portante 30 in modo che il carter 40 durante la rotazione del cilindro di asciugatura 1 rimane fisso e fronteggia la testata 3 isolandola termicamente.

In tal modo, il carter rimane solidale alla struttura portante 30 cosi da proteggere la testata 3 del cilindro Yankee e ridurre la dispersione di calore verso l’esterno. Quest’ultimo aspetto verrà successivamente descritto in dettaglio in riferimento alle figure seguenti.

Come mostrato nella figura 2 e nella figura 5 il carter di protezione 40 à ̈ un disco e comprende una prima ed una seconda porzione di disco 50, 60 mutuamente accoppiabili tra loro disposte, in uso, a cavallo dell’albero di rotazione 2. Il disco 40 à ̈ realizzato in una materiale adatto a sopportare elevate temperature e, secondo una preferita forma realizzativa, à ̈ costruito in fibra di vetro o in fibra di carbonio. In particolare, l’operazione di montaggio prevede che tali porzioni 50 e 60 vengano introdotte rispettivamente dall’alto e dal basso tra il cilindro Yankee di asciugatura 1 e la struttura portante 30 in modo da essere accoppiate tra loro a cavallo dell’albero di rotazione 2.

Se per motivi costruttivi della macchina, non si potessero introdurre le due parti del carter dall’alto e dal basso il carter potrà essere diviso in più parti per facilitarne l’introduzione. Una volta realizzato tale posizionamento il disco di protezione 40 viene quindi fissato al montante 31 per mezzo di una prima 51 ed una seconda 61 staffa disposte da parti opposte rispetto all’albero di rotazione 2 in modo da sporgere dal disco 40 da parte opposta rispetto alla testata 3. In particolare, le staffe 51 e 61 sono ortogonali alla superficie del disco 40 e sono fissate al montante 31 mediante, ad esempio, viti. Il sistema di collegamento del disco sopra descritto può comunque variare a secondo delle differenti strutture delle macchine continue esistenti.

Come mostrato nella figura 3, in una vista ingrandita del carter di protezione 40, le staffe 51 e le opposte staffe 61 sono realizzate ad una distanza tale dall’asse di rotazione 2 del cilindro Yankee 1, in modo da poter essere fissate alla struttura portante 30 ai lati del cuscinetto di supporto di rotazione 2’ (visibile in figura 2). Più precisamente, le staffe 51 e 61 sono realizzate a partire dal bordo 40’ del disco verso l’interno.

Il collegamento rilasciabile tra le due porzioni di disco 50 e 60 à ̈ invece realizzato per mezzo di un incastro composto da un profilo 62 ricavato sulla porzione 60 che si innesta in una scanalatura 52 realizzata sulla porzione 50. In tal modo, à ̈ possibile rimuovere il carter di protezione dal cilindro Yankee 1, ad esempio, per operazioni di manutenzione e per altri scopi. Tale soluzione costruttiva à ̈ inoltre vantaggiosa in quanto il carter di protezione 40 può essere montato come retrofit su cilindri di asciugatura esistenti in quanto non prevede modifiche nella testata del cilindro Yankee di asciugatura 3 o nella struttura portante 30.

La figura 4 mostra in vista sezionata una porzione del disco di protezione 40 che si affaccia sulla testata 3 del cilindro Yankee di asciugatura 1. In particolare, tale rappresentazione mostra la funzione di un labbro di tenuta 43 tra il carter 40 e la testata 3 che blocca la dispersione di calore sia per irraggiamento, a causa della presenza del carter 40, sia per convezione, in quanto il labbro di tenuta 43 non permette la fuoriuscita dell’aria calda 41 che passa tra il carter fisso 40 e la testata 3 girevole del cilindro 1. Una vista più dettagliata del labbro 43 à ̈ mostrata nell’ingrandimento di figura 5 che evidenzia come il labbro 43 sia posto molto vicino o con un contatto a minimo attrito con la testata 3 del cilindro Yankee di asciugatura 1.

In una variante realizzativa mostrata in figura 6 il carter 40 ha una scanalatura di impegno 45 per una guarnizione 46 in materiale di tenuta, ad esempio materiale plastico o alluminio, tale che la guarnizione 46 resti a contatto strisciante con minimo attrito con la testata 3 o rimanga molto vicino alla testata senza toccarla.

In un'altra forma realizzativa, mostrata in figura 7, à ̈ presente invece una guarnizione 47 con due lembi in parallelo, montata in una scanalatura 47’, in modo da formare un labirinto con la testata 3 che riduce, anche in questo caso, la dispersione di aria calda verso l’esterno e quindi il consumo energetico.

Con riferimento alla figura 4 il carter 40 presenta inoltre dal lato che, in uso, si affaccia sulla testata 3 una pluralità di scanalature 80 atte a interrompere i movimenti convettivi di aria calda nello spazio interno tra testata 3 e carter 40. In particolare, le scanalature 80 sono concentriche rispetto all’asse del rullo 1 (come visibile nella figura 3). In tal modo, viene minimizzata la dispersione dell’aria calda verso l’esterno e quindi ridotti i costi energetici per produrre una quantità inferiore di vapore.

Inoltre, il carter 40 ha una gonnella periferica 70 che va a disporsi parallela alla superficie laterale 1’ del cilindro di asciugatura 1, per un tratto di essa non coperto dal foglio continuo di carta che transita sul cilindro Yankee. In particolare, la gonnella 70 presenta un bordino di tenuta 72 a contatto strisciante con minimo attrito con la superficie laterale 5 del cilindro di asciugatura 1, con la funzione di ridurre la dispersione termica lungo le due fasce laterali 74 del cilindro Yankee 1, sulle quali la carta non transita, aumentando il risparmio energetico già alto grazie alla presenza del carter 40. In aggiunta, la gonnella 70 ha la funzione di evitare che frammenti di carta o fibre o detriti vari si accumulino tra carter e testata nella zona 71 del labbro di tenuta 43.

La figura 8 mostra, infine, il disco di asciugatura 1 predisposto con il carter di protezione 40 secondo l’invenzione.

È da evidenziare come una siffatta struttura di protezione consenta un notevole risparmio energetico nella produzione del vapore necessario ad asciugare il foglio continuo di carta. Tale risparmio si traduce in termini oggettivi in una diminuzione delle perdite energetiche del 10-15% che consentono un’economia sul consumo orario di gas che varia da 10 Nm<3>/h a 40 Nm<3>/h in funzione delle dimensioni del cilindro Yankee di asciugatura 1.

La descrizione di cui sopra di una forma esecutiva specifica à ̈ in grado di mostrare l’invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma esecutiva specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma esecutiva esemplificata. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Una struttura di protezione per le testate di un cilindro di asciugatura, in particolare un cilindro Yankee, di un foglio continuo di carta, detto cilindro di asciugatura ruotando attorno ad un albero di rotazione ed essendo supportato da una struttura portante, detta struttura di protezione comprendendo: − un carter di protezione disposto attorno a detto albero di rotazione in prossimità di una testata di detto cilindro; − mezzi di fissaggio di detto carter a detta struttura portante, tale che detto carter durante la rotazione di detto cilindro di asciugatura rimane fisso rispetto a detta struttura portante e fronteggia detta testata isolandola termicamente.
2. 2. Una struttura di protezione, secondo la rivendicazione 1, in cui sono previsti mezzi di tenuta tra detto carter e detta testata, in modo da impedire il passaggio di aria tra detto carter e detta testata.
3. 3. Una struttura di protezione, secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di tenuta prevedono un labbro disposto in prossimità di detta testata ed, in particolare, un labbro che rimane vicinissimo a detta testata o striscia con minimo attrito su detta testata.
4. 4. Una struttura di protezione, secondo la rivendicazione 3, in cui detto labbro forma un labirinto con detta testata, per ridurre al minimo il passaggio di aria.
5. 5. Una struttura di protezione, secondo la rivendicazione 1, in cui detto carter ha una scanalatura di impegno per una guarnizione in materiale di tenuta, ad esempio materiale plastico o di alluminio, che va a contatto strisciante con minimo attrito con detta testata.
6. 6. Una struttura di protezione, secondo la rivendicazione 1, in cui detto carter di protezione à ̈ un disco e comprende una prima ed una seconda porzione di disco mutuamente accoppiabili tra loro disposte, in uso, a cavallo di detto albero di rotazione.
7. 7. Una struttura di protezione, secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di fissaggio di detta prima e seconda porzione di disco comprendono almeno una prima ed una seconda staffa disposte da parti opposte rispetto a detto albero di rotazione e in modo da sporgere in uso da detto disco da parte opposta rispetto alla testata.
8. 8. Una struttura di protezione, secondo la rivendicazione 1, in cui dette staffe sono realizzate su detta prima e seconda porzione di disco ad una distanza dall’asse di detto cilindro tale da poter essere fissate a detta struttura portante ai lati di un cuscinetto di supporto di rotazione di detto cilindro di asciugatura e, in particolare, dette staffe sono realizzate a partire dal bordo di detto disco verso l’interno.
9. 9. Una struttura di protezione, secondo la rivendicazione 1, in cui detto carter presenta dal lato che, in uso, si affaccia su detta testata una pluralità di scanalature atte a interrompere i movimenti convettivi di aria calda nello spazio interno tra testata e carter e in particolare dette scanalature sono concentriche rispetto all’asse di detto cilindro di asciugatura.
10. 10. Una struttura di protezione, secondo la rivendicazione 1, in cui detto carter ha una gonnella periferica che va a disporsi parallela alla superficie laterale di detto cilindro di asciugatura per un tratto non coperto dal foglio continuo di carta che transita su detto cilindro e, in particolare, detta gonnella presenta un bordino di tenuta a contatto strisciante con minimo attrito o a minima distanza con la superficie laterale di detto cilindro di asciugatura.