長網(wǎng)紙機(jī)改裝三道托輥的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)應(yīng)用與推廣

余章書 福建廈門（361009）

某紙業(yè)公司（私營企業(yè)和臺(tái)商合資）有兩臺(tái)3150型四烘缸直徑均為3000mm雙托輥長網(wǎng)紙機(jī)[1～3]，車速可達(dá)360～380 m/min，單臺(tái)日產(chǎn)量可達(dá)70～80 t，該兩臺(tái)紙機(jī)在雙托輥結(jié)構(gòu)使用成熟的基礎(chǔ)上，現(xiàn)已改為三道托輥長網(wǎng)紙機(jī)，車速可達(dá)400～430 m/min，單臺(tái)日產(chǎn)量可達(dá)90～100 t，抄造克重為30～80 g/m2，生產(chǎn)餐巾紙（平板衛(wèi)生紙）和特種紙如定量濾紙、定性濾紙、濾油紙、pH試紙?jiān)?、化纖濾紙、絹花紙、擦鏡紙、種子發(fā)牙紙，廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和環(huán)保等部門。該兩臺(tái)紙機(jī)設(shè)三道托輥結(jié)構(gòu)裝置則是目前國內(nèi)技術(shù)創(chuàng)新的首創(chuàng)[1]。見圖1所示。

圖1 長網(wǎng)紙機(jī)3150型四大缸設(shè)三道托輥結(jié)構(gòu)示意總圖

筆者家鄉(xiāng)住廈門，海峽兩岸一海之隔，為晚年發(fā)揮余熱做點(diǎn)貢獻(xiàn)，經(jīng)常赴臺(tái)灣考察、學(xué)習(xí)，同兩岸造紙專家（有的是朋友同學(xué)）進(jìn)行技術(shù)交流。臺(tái)灣地區(qū)紙廠雙托輥結(jié)構(gòu)的普遍使用給了我很大的啟發(fā)，開始自行設(shè)計(jì)三托輥裝置改造長網(wǎng)紙機(jī)并取得成效，亦得到兩岸造紙同行的肯定。

該公司對兩臺(tái)長網(wǎng)紙機(jī)裝置三道托輥技術(shù)創(chuàng)新改造后，所抄餐巾紙（平板衛(wèi)生紙）、特種紙的主要物理指標(biāo)，基本上達(dá)到部頒標(biāo)準(zhǔn)，附表1是托輥對餐巾紙質(zhì)量的影響。

表1 紙機(jī)托輥對成紙質(zhì)量的影響

為拓寬市場銷路，開發(fā)新產(chǎn)品,調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，該公司已調(diào)整一臺(tái)機(jī)生產(chǎn)餐巾紙（平板衛(wèi)生紙）,另一臺(tái)抄特種紙產(chǎn)品，該廠有三條完整的制漿生產(chǎn)線，可隨時(shí)適應(yīng)兩臺(tái)長網(wǎng)機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整。

1 改造設(shè)計(jì)方案

三托輥是裝置在整體獨(dú)立的機(jī)座上，三托輥設(shè)氣動(dòng)升降加壓結(jié)構(gòu)及相應(yīng)加壓儀表裝置。整體機(jī)座底部安裝三對鐵輪和拖動(dòng)軌道（底軌），并在紙機(jī)底板上設(shè)運(yùn)行時(shí)固定裝置，紙機(jī)停機(jī)檢修或更換輥?zhàn)?，可借助烘缸下面的軌道整體拉退，由紙機(jī)操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)設(shè)固定受力支點(diǎn)，勾住兩臺(tái)手動(dòng)葫蘆，配合起吊行車拖動(dòng)，操作輕松、方便，維修、更換安全可靠。

長網(wǎng)紙機(jī)只簡述裝置四大缸改造結(jié)構(gòu)，第一大缸為改裝三道托輥，配電機(jī)55kW，由原來90安降到50安。一烘毛毯設(shè)真空吸移輥、七個(gè)真空箱和導(dǎo)輥等裝置，第二至第四的三個(gè)烘缸由三條干網(wǎng)改為一條干網(wǎng)，在一缸改裝三托輥的同時(shí)，需改進(jìn)從第一缸至第二缸濕紙頁懸空運(yùn)行距離縮短為300mm的短距離，而第二缸至第四缸三條干網(wǎng)改為一條干網(wǎng)結(jié)構(gòu)，均由原來三個(gè)烘缸配三臺(tái)37kW電機(jī)（不變）帶動(dòng)一條干網(wǎng)（三只烘缸配三臺(tái)電機(jī)對烘缸線速度進(jìn)行必要的微調(diào)），大大減少高速運(yùn)行毛毯走彎路的摩擦，且前面三個(gè)烘缸的干網(wǎng)帶濕紙頁經(jīng)過壓光輥（保護(hù)壓光輥不直接受熱加壓壽命長）沒有懸空運(yùn)行，不易斷頭，從而縮小平滑度兩面差（即降低正面的光滑度），改善紙頁松緊度。這種改造結(jié)構(gòu)，減輕了操作工和維修工的勞動(dòng)強(qiáng)度，運(yùn)行安全可靠，且大大減少干網(wǎng)導(dǎo)輥、張緊器、校整器等零部件裝置和維修費(fèi)，簡化了紙機(jī)的結(jié)構(gòu)。且干網(wǎng)是有端的，更換操作方便。第二缸至第四缸紙頁烘干包角由改造前的270°改為310°包角，從而充分利用烘缸干燥面的干燥能力，減少了烘缸10%的散熱損失。

2 各種形式托輥的使用特點(diǎn)

2.1 單托輥

長網(wǎng)紙機(jī)大缸設(shè)單托輥是傳統(tǒng)紙機(jī)的結(jié)構(gòu)裝置,見圖2所示。它的缺點(diǎn)是：（1）脫水能力差；（2）強(qiáng)干燥，紙頁緊度高，柔軟性、手感、吸水性、濕強(qiáng)度差；（3）紙頁容易出現(xiàn)“水痕”、“壓花”、“透光點(diǎn)”等現(xiàn)象；（4）單托輥托烘缸負(fù)荷運(yùn)行消耗功率大；（5）紙機(jī)高速運(yùn)行受限制，粘缸斷頭頻繁，成品率低。

普通單托輥均為右偏心，進(jìn)托輥前逆毛毯脫水，但絕對不能在右偏心裝置長盲孔帶溝紋托輥，因脫水回濕毛毯和濕紙頁嚴(yán)重，破壞紙頁。

圖2 第一大缸設(shè)置單托輥脫水運(yùn)行示意圖

2.2 雙托輥

長網(wǎng)紙機(jī)大烘缸設(shè)雙托輥的裝置,見圖3所示。它的優(yōu)點(diǎn)是:（1）脫水效果好,是單托輥脫水量的3～4倍;（2）消除強(qiáng)干燥,紙頁的柔軟性、手感、濕強(qiáng)度，吸水性好;（3）紙頁不易出現(xiàn)“水痕”、“壓花”等紙病現(xiàn)象（4）雙托輥托烘缸對稱負(fù)荷運(yùn)行所消耗功率只是單托輥的60%；（5）雙托輥長網(wǎng)紙機(jī)比單托輥長網(wǎng)紙機(jī)抄速快約一倍。

圖3 第一大缸設(shè)置雙托輥脫水運(yùn)行示意圖

雙托輥結(jié)構(gòu)設(shè)置為：第一道托輥的位置為左偏心，使用長盲孔溝紋聚氨酯輥，出托輥順毛毯脫水，該左偏心絕對不能使用普通托輥，因加壓脫水的濕紙頁將會(huì)產(chǎn)生“水痕”“壓花”等現(xiàn)象，造成濕紙頁粘缸嚴(yán)重，引紙操作困難。出第一道托輥的濕熱紙頁進(jìn)第二道可裝置聚氨酯普通托輥為右偏心，逆毛毯帶濕紙頁運(yùn)行方向的進(jìn)托輥前脫水的，但絕對不能裝置長盲孔帶溝紋托輥。

2.3 .三道托輥

長網(wǎng)紙機(jī)大烘缸設(shè)三道托輥的裝置[2-3],見圖4。它的優(yōu)點(diǎn)是：

⑴脫水效果好,輥寬幅脫水均勻連續(xù)穩(wěn)定,是雙托輥脫水量的2～3倍，適應(yīng)高速紙機(jī)運(yùn)行。

⑵設(shè)三道托輥，紙頁細(xì)膩、柔軟性、吸水性、濕強(qiáng)度、外觀手感好。

⑶紙頁不易出現(xiàn)“水痕”、“壓花”等現(xiàn)象。

⑷設(shè)三道托輥托烘缸半懸空輕松運(yùn)行，降低動(dòng)力消耗，原第一缸配55kW電機(jī)，所耗的電設(shè)一托輥裝置為90 A，設(shè)二托輥裝置為60 A，設(shè)三托輥裝置為45 A，其烘缸的軸承處于半懸空運(yùn)行和三托輥的軸承處于中輕度加壓，則它們的使用壽命長。

⑸三道托輥長網(wǎng)紙機(jī)比雙托輥長網(wǎng)紙機(jī)抄速快30%。

⑹設(shè)三道托輥托烘缸輕松運(yùn)行所耗的動(dòng)力、是雙托輥紙機(jī)的70%;

⑺第一道設(shè)長形盲孔帶溝紋托輥的使用是烘缸安置三道托輥改造構(gòu)思的“搭檔”，適應(yīng)高速紙機(jī)運(yùn)行。

⑻三托輥裝置蒸汽消耗只有雙托輥的60%，#2～#4烘缸由原來三條干網(wǎng)改為一條干網(wǎng)，簡化了干燥部的構(gòu)造。

⑼第一大缸設(shè)置三道托輥結(jié)構(gòu)，實(shí)際是替代了紙機(jī)的壓榨部，減少了紙機(jī)的占地空間。若按正常設(shè)計(jì)，長網(wǎng)紙機(jī)要裝置2～4道壓榨，改造為三托輥后省去了原壓榨傳動(dòng)的動(dòng)力裝置，簡化了紙機(jī)結(jié)構(gòu)。以兩套壓榨計(jì)，一年兩臺(tái)紙機(jī)可省電130萬k Wh，節(jié)電效果很可觀，還大大降低操作工、維修工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

⑽三托輥裝置亦適應(yīng)圓網(wǎng)紙機(jī)大缸紙機(jī)的改造配套。

圖4 第一大缸設(shè)置雙三道托輥脫水運(yùn)行示意圖

第一道設(shè)長形盲孔溝紋聚氨酯輥（左偏心），在出口順毛毯脫水。第二道用圓盲孔溝紋聚氨酯輥（烘缸軸中心位置），也是在出口順毛毯脫水。第三道用聚氨酯普通平輥（右偏心），在進(jìn)口逆毛毯脫水。托輥輥面包聚氨酯材料承受耐熱加壓，使用壽命長，且彈性好，中高度不易磨損。第一大缸設(shè)置三道托輥結(jié)構(gòu)，其實(shí)是替代紙機(jī)無設(shè)置壓榨的壓榨，不占用地面空間，簡化紙機(jī)結(jié)構(gòu)，降低操作維修工的勞動(dòng)強(qiáng)度，省去設(shè)壓榨傳動(dòng)的動(dòng)力裝置。

圖5 長形盲孔溝紋托輥布孔排列尺寸圖

圖6 圓形盲孔溝紋托輥布孔排列尺寸圖

3 簡述輥面開孔形狀的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與優(yōu)點(diǎn)

所謂長形（圓）盲孔溝紋輥[4～7]，既是長形（圓）盲孔輥，又是溝紋輥，它們則是雙功能復(fù)合的輥結(jié)構(gòu)，承擔(dān)了互補(bǔ)調(diào)節(jié)的脫水效應(yīng)作用，當(dāng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的長形（圓）盲孔溝紋輥進(jìn)、出壓區(qū)時(shí)，具有很強(qiáng)的脫水吸引力和排水離心力，寬幅脫水均勻連續(xù)，且長形（圓）盲孔溝紋輥比普通輥脫水量增加3～4倍。充分利用輥面脫水有效面積的合理設(shè)計(jì)，提高濕紙頁的脫水能力不致于影響輥面強(qiáng)度和使用壽命。本身長形（圓）盲孔與溝紋成為輥?zhàn)訃@圓周串聯(lián)的連接結(jié)構(gòu)，因此，長形（圓）盲孔溝紋輥?zhàn)拥陌姿貪衩汉蜐窦堩摰奈搅苄?，車速越快向上吸附力回濕越小，脫水效果越好，越有利固化濕紙頁纖維交織能力。長形（圓）盲孔溝紋輥的優(yōu)點(diǎn)是：（1）長形盲孔溝紋輥結(jié)構(gòu)（見圖5）和圓盲孔溝紋輥結(jié)構(gòu)（見圖6），克服普通托輥存在將白水吸附回濕毛毯與濕紙頁的弊病，有利提高紙機(jī)車速；（2）長形（圓）盲孔溝紋輥脫水效果好，比改造前運(yùn)行的單普通托輥托烘缸加壓重力減少20%～30%，而烘缸帶動(dòng)三托輥動(dòng)力消耗減少35%～45%；（3）三托輥對稱托烘缸加壓半崖空運(yùn)行負(fù)荷輕松，烘缸運(yùn)行穩(wěn)定，其軸承使用壽命長，三道托輥加壓線壓力分別為50 k N/m、55 k N/m、60 k N/m，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況靈活調(diào)整;（4）三托輥兩端軸承不易發(fā)熱，軸承增加3倍的使用壽命，包聚氨酯的輥?zhàn)釉黾?倍的使用壽命；（5）由于長形（圓）盲孔溝紋托輥包聚氨酯硬度與普通輥包聚氨酯輥硬度相同，若在同樣線壓力下前者形成的壓區(qū)更寬，壓區(qū)壓力更為均勻，并且長形（圓）盲孔溝紋輥具有較強(qiáng)的自已清洗能力；（6）長形盲孔溝紋輥在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，脫水與排水具有連續(xù)性和均勻性，且有強(qiáng)大的脫水效果；（7）采用長形（圓）盲孔溝紋的結(jié)構(gòu)改造紙機(jī)托輥系統(tǒng)，提高紙機(jī)車速和產(chǎn)量，降低能源消耗和動(dòng)力消耗，有很大的效果作用；（8）在餐巾紙機(jī)（衛(wèi)生紙機(jī)）和特種紙紙機(jī)設(shè)置長形（圓）盲孔帶溝紋的托輥裝置，可使紙頁具備吸水性、柔軟性、濕強(qiáng)度、手感好等優(yōu)點(diǎn)；（9）而長形盲孔溝紋輥的輥面孔形狀結(jié)構(gòu)的使用，則是三托輥改造構(gòu)思的“搭檔”，具有最理想效果。（10）長形（圓）盲孔帶溝紋輥不限制用在紙機(jī)烘缸上，亦可用在普通壓榨、復(fù)合壓榨、擠水輥等紙機(jī)部位上。

4 烘缸紙頁干燥過程的水分和蒸汽壓力的控制

紙機(jī)烘缸運(yùn)行進(jìn)一壓托輥前的濕紙頁水分為64%～66%，出一壓托輥后濕紙頁水分為52%，出二壓托輥后濕紙頁水分為45%，出三壓托輥后濕紙頁水分為40%，出第一大缸濕紙頁水分為30%，出第二、三、四大缸濕紙頁水分分別為22%、15%、10%、，出卷紙缸成品紙水分含量為8%左右。烘缸蒸汽壓力控制為一缸0.45 M p a、二缸0.30M p a、三缸 0.20 M p a、四缸1.50 M p a，生產(chǎn)實(shí)際情況靈活調(diào)節(jié)。

結(jié)束語

該紙業(yè)公司在兩臺(tái)長網(wǎng)紙機(jī)由單托輥改裝雙托輥運(yùn)行成熟的基礎(chǔ)上，現(xiàn)已順利改為三托輥長網(wǎng)紙機(jī)，技術(shù)創(chuàng)新改造取得成效，運(yùn)行良好，車速提高產(chǎn)量增加，適應(yīng)生產(chǎn)高檔餐巾紙和特種紙，紙的物理指標(biāo)基本上達(dá)到用戶要求，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]馬伯龍.造紙機(jī)-原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M]北京：中國輕工業(yè)出版社，1988：52-56

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