用于生产杨克式烘缸的方法与流程

本发明涉及用于生产纸和类似产品的机器的领域，且尤其涉及一种用于生产改进类型的烘缸，也称为杨克式汽缸(yankeecylinder)，确切地说包含由不具有焊缝的钢制成的汽缸的杨克式汽缸的方法。

背景技术：

正如众所周知，造纸厂提供了使用网前箱将纤维素纤维与水的混合物以及有时不同类型的添加剂分布在成形织物上。通过这种方式，排出确定量的水，因此增加存在于成形织物上的混合物层的干物质含量。

然后通过一系列步骤来减少混合物层的许多织物和/或毛布之间的水含量，直到获得允许通道穿过干燥截面的一致性。这通常至少包含杨克式烘缸，也称为“杨克式汽缸”以及馈送热空气的干燥炉罩。具体地说，将处理过的湿纸网幅铺在杨克式汽缸的外表面上，而杨克式烘缸的内部是通过例如引入蒸汽来加热。杨克式烘缸内部产生的蒸汽与通过干燥炉罩吹向纸的热空气一起促使铺设在外表面上的湿纸幅渐渐地干燥。当实现了期望的干燥值时，借助于刮刀或刮浆刀或借助于张力(根据所期望的产品，具体地说，皱纹纸或光滑纸)从杨克式烘缸的外表面去除纸幅。

杨克式烘缸基本上包含其间安放有圆筒形壳体的两个缸盖或端壁。每个缸盖固定有轴承轴颈，所述轴承轴颈在操作条件下安装于相应轴承上。壳体内部安装有中空轴。缸盖和/或壳体设置有至少2个检查孔，工作人员至少通过检查孔来进入汽缸以便定期进行正常或特别的保养介入。

杨克式汽缸的组成元件(即，缸盖、壳体、轴承轴颈等)可通过将铸铁熔融来获得且可通过螺栓连接来固定。

或者，杨克式汽缸可由钢制成。在这种情况下，两个缸盖可借助于螺栓或更通常借助于焊珠固定到圆筒形壳体。

对于由铸铁制成和由钢制成的杨克式汽缸来说，圆筒形壳体具有设置有周向凹槽的内表面。这些凹槽被布置成收集冷凝液，所述冷凝液是为了将已经引入杨克式烘缸内部的蒸汽的气化潜热向外部传递而形成。

通常，周向凹槽的深度对于壳体的所有长度均相同。就此而言，参见例如文献相反，在wo2014/077761中，公开了一种钢制杨克式烘缸，其包含在相对侧与2个缸盖借助于相应焊珠固定的圆筒形壳体。所述圆筒形壳体具有设置有周向凹槽的内表面。通常，周向凹槽的深度从最外部凹槽向最内部凹槽逐渐递增，即，圆筒形壳体的厚度递减。在所述文献中解释了这种几何形状使得杨克式汽缸的制造简化。

现有技术水平中已大量使用，且例如以本申请的相同申请人的名义在意大利专利it276295和it277281中公开的这种技术解决方案使得汽缸对其在操作条件下所受到的应力具有高度耐受性，且同时相对于其它已知的解决方案简化了制造。尽管如此，上文公开的现有技术的杨克式汽缸具有许多缺点。

在操作条件下，杨克式汽缸受到高应力，主要是由于引入的蒸汽的高温所致的热弹性应力、压力应力、压缩力以及由于在汽缸围绕旋转轴旋转期间起作用的离心力所致的应力。通常，热弹性应力和压力应力两者的最高值均记录于缸盖与壳体之间的接触区。

实际上，在操作条件下，压力以不同方式使壳体和缸盖变形。因此，壳体与缸盖之间的接触区为受到最大应力的区域。

在将钢制壳体焊接至缸盖而获得的现有技术的杨克式汽缸中，缸盖也是钢制的，执行弱化结构的焊缝的区域为所有结构受到最大应力的区域。也已在螺栓用于将缸盖连接至壳体的情况下显示类似缺点。实际上，在杨克式汽缸组合件末端，并非罕见地，螺钉的一部分在壳体与缸盖之间的接触区处从壳体的侧边突出。在操作条件下，螺钉的突出部分使得应力集中于连接区。

因此，杨克式汽缸受到的应力集中于壳体与缸盖之间的连接区，且因此在操作条件下，可发生裂纹和缝隙，其可随时间推移使得结构破损。

这决定了需要定期进行控制以便验证结构失效不存在，然而这会导致杨克式汽缸的使用寿命缩短。

具有类似缺点的杨克式汽缸公开于us4320582中。

技术实现要素：

因此，本发明的一个目标为提供一种用于生产杨克式汽缸的方法，相对于现有技术的杨克式汽缸，所述杨克式汽缸在操作条件下允许提供应力，确切地说热弹性应力、压力应力和通过离心力产生的应力的更均一分布，从而允许增加气缸的性能和使用寿命。

这个和其它目标是通过一种用于生产杨克式烘缸的方法实现，所述方法包含以下步骤：

-执行具有侧壁的由钢制成的圆筒形管状半成品，所述侧壁设置有内表面和外表面；

-锻造所述圆筒形管状半成品直至在所述侧壁的中心部分处获得第一预定厚度s1且在所述侧壁的相对末端部分处获得第二预定厚度s2，其中s2>s1，以此方式获得具有放大末端部分的圆筒形管状半成品；

-在所述圆筒形管状半成品的所述内表面处执行多个凹槽，获得所述杨克式烘缸的所述圆筒形壳体；

-在所述圆筒形壳体的所述放大末端部分的外表面上执行多个纵向盲孔；

-在所述圆筒形壳体的放大末端中的每一个处安置缸盖，在所述安置步骤结束时，每个缸盖设置有多个通孔，所述多个通孔中的每个通孔与所述圆筒形壳体的所述放大末端部分的对应盲孔对准；

-通过在每一对盲孔和对准的通孔处旋拧螺柱而将所述缸盖中的每一个固定至所述圆筒形壳体的对应放大末端部分。

优选地，上文的所述螺柱为锥形螺柱。

有利地，螺柱中的每一个借助于夹紧螺母夹紧到对应的缸盖。优选地，提供插入步骤以在缸盖与夹紧螺母之间插入由铜制成，确切地说由退火铜制成的垫圈，以此方式在操作条件下补偿间隙(如果存在)。

根据本发明，上述锻造步骤为借助于至少第一弯曲辊和第二弯曲辊进行的轧制，所述辊经布置以在使用中围绕对应旋转轴旋转以分别在所述圆筒形管状半成品的所述壁的所述相对表面上发挥其作用。更精确地，第一和第二弯曲辊经配置，以此方式在壁的中心部分处提供第一厚度s1且在末端部分处提供上文公开的第二厚度s2。

确切地说，通过机械加工进行在圆筒形管状半成品的内表面处执行多个凹槽的步骤。

优选地，在内表面处执行多个凹槽的步骤用于在壳体的第一和第二末端部分处执行第一和第二组末端凹槽。第一和第二组末端凹槽中的每一个包含至少一个第一周向凹槽和至少一个第二周向凹槽，其具有朝向壳体的放大末端部分增加的宽度l和朝向壳体的放大末端部分减小的深度d。以此方式，有可能在操作条件下均一地分布负载。

有利地，执行多个凹槽的步骤提供在第一组与第二组末端凹槽之间执行一组中心凹槽的步骤。更精确地，中心凹槽具有低于末端凹槽的宽度的完全相同的宽度l和大于末端凹槽的深度的相同深度d。

确切地说，在锻造步骤结束时，放大末端部分设置有内部锥形表面，其定界宽度大于相邻末端凹槽的宽度且深度低于相邻凹槽的深度的凹槽。

在本发明的一个实施例中，执行每一组末端凹槽的步骤用于在管状半成品的内表面处执行第一、第二和至少第三周向凹槽。确切地说，第一、第二和第三周向凹槽具有朝向壳体的放大末端部分增加的宽度l和朝向壳体的放大末端部分减小的深度d。

有利地，另外提供以下步骤：

-在圆筒形壳体内安置中空轴；

-在第一缸盖处安置第一轴承轴颈；

-在第二缸盖处安置第二轴承轴颈；

-借助于螺栓将中空轴固定至第一缸盖、第二缸盖、第一轴承轴颈和第二轴承轴颈。

附图说明

本发明现参照附图，通过其说明性而非限制性的示例性实施例的以下描述进行展示，其中：

-图1显示根据本发明，用于生产杨克式汽缸的流程图，其中说明方法的主要步骤；

-图2概略地显示根据根据本发明的方法产生的杨克式汽缸；

-图3显示图2的杨克式汽缸的壳体与缸盖之间的连接区的放大图以突出显示一些特征；

-图4和图5概略地显示起始半成品为了获得图2的壳体而经受的轧制步骤的2个时刻；

-图6在分解图中概略地显示通过根据本发明的方法获得的杨克式汽缸的壳体与缸盖之间的连接区；

-图7在透视图中概略地显示呈组装配置的图6的杨克式汽缸的壳体与缸盖之间的连接区；

-图8显示最接近于壳体的放大末端部分的周向凹槽的放大图；

-图9在横截面中概略地显示可通过根据本发明的方法获得的不同型式的杨克式汽缸的壳体与缸盖之间的连接区。

具体实施方式

如图1的方框图中概略地示出，用于生产杨克式烘缸或杨克式汽缸的根据本发明的方法提供执行具有侧壁111的由钢制成的圆筒形管状半成品110的起始步骤，所述侧壁设置有内表面112和外表面113，方框301。跟随圆筒形管状半成品110的锻造步骤以在侧壁111的中心部分111a处获得第一预定厚度s1且在侧壁111的相对末端部分111b、111c处获得第二预定厚度s2，其中s2>s1，方框302。以此方式，获得具有放大末端部分111b、111c的圆筒形管状半成品110。siha,poi,在圆筒形管状半成品110的内表面112处执行多个凹槽15的步骤获得杨克式烘缸1的圆筒形壳体10，方框302。确切地说，通过机械加工执行周向凹槽15。如已知，在使用中，在周向凹槽15内部，形成用于朝向外部传递蒸发潜热的冷凝液，所述蒸发潜热来自引入杨克式汽缸1的主体内部的蒸汽。

根据本发明，另外提供在圆筒形壳体10的放大末端部分111b、111c的外表面14、16处执行多个纵向盲孔17的步骤，方框303。

接着，跟随在圆筒形壳体10的相对放大末端部分处安置缸盖20和30和借助于螺柱50将其固定至壳体10，方框304。更精确地，每个缸盖20、30设置有多个通孔27，其中的每一个在使用中与对应的盲孔17对准。因此，在对准安置的孔17和27中旋拧螺柱50而进行缸盖20和30与壳体10的连接，方框305。

烘缸1接着完成将中空轴40安置于圆筒形壳体10内，与其共轴，在第一缸盖20处安置第一轴承轴颈70，且在第二缸盖30处安置第二轴承轴颈80。确切地说，每一轴承轴颈70、80的第一末端在使用中安置在对应缸盖20或30的孔中，而相反末端安装在轴承75或85内。中空轴40接着借助于螺栓固定于缸盖20和30以及轴承轴颈70和80。

如图7和9中详细示出，用于将壳体10固定至缸盖20和30的螺柱优选为锥形螺柱50。更精确地，每一螺柱50通过夹紧螺母52夹紧于对应的缸盖20或30处。在每一螺母52与缸盖20或30的表面之间，提供插入步骤以插入退火铜垫圈51。此特定解决方案允许在操作条件下补偿间隙(如果存在)。

由本发明提供的技术解决方案允许获得应力，确切地说热弹性应力、压力应力和由离心力所致的应力的更均匀分布，允许增加汽缸的性能和使用寿命。

实际上，在操作条件下，压力倾向于使壳体和缸盖不同地变形。因此，壳体与缸盖之间的接触区为受到最大应力的区域。

出于上述原因，在壳体与缸盖之间的连接区处，集中杨克式汽缸经受的应力，且因此在操作条件下可发生裂纹和缝隙，其可随时间推移使得结构破损。

替代地，由本发明提供的解决方案允许在末端部分处增加壳体的厚度且同时避免引入弱化结构的要素，例如焊缝，或螺钉的突出部分。因此，在操作条件下，实现负载的更均一分布。相对于使用传统的贯穿螺钉，使用螺柱的另一优势为避免在旋拧螺钉的孔中截留空气。实际上，由于杨克式汽缸工作的高温，空气增加压力并且因此产生集中应力，结构的孔或空洞内存在空气可引起裂纹和缝隙。

如图中概略地示出，锻造步骤提供借助于至少第一弯曲辊210和第二弯曲辊220进行的轧制，所述辊经布置以在使用中围绕对应旋转轴215和225旋转以在圆筒形管状半成品110的壁111的对应的相对表面112和113处发挥其作用。更精确地，弯曲辊210和220经配置，以此方式使得在轧制期间，圆筒形管状半成品110的厚度s在中心部分处减小到第一值s1且在末端部分处减小到第二厚度s2，其中s2>s1。

如例如在图7中详细所示，在内表面112处执行多个凹槽15的步骤用于在壳体10的第一末端部分12和第二末端部分13处执行第一和第二组末端凹槽。确切地说，每一组末端凹槽包含至少一个第一和至少一个第二周向凹槽15a或15b，和15'a或15'b，其具有增加的宽度l。更精确地，如果l1指示凹槽15a的宽度且l2指示凹槽15b的宽度，那么l1>l2。此外，周向末端凹槽15a或15b，和15'a或15'b具有朝向壳体10的放大末端部分111b、111c减小的深度d。因此，如果d1指示凹槽15a的深度且d2指示凹槽15b的宽度，那么d1>d2。

周向凹槽15的此特定几何形状，连同在壳体10的侧边处不存在焊缝，或螺钉的突出部分，或螺栓允许相对于现有技术的杨克式汽缸优化杨克式汽缸1的性能。

在第一组与第二组末端凹槽之间提供一组中心凹槽，其具有低于末端凹槽的宽度的全部相同的宽度l，和大于末端凹槽的深度的相同深度d。

在锻造步骤结束时，放大末端部分111b、111c设置有经布置以定界凹槽18的内部锥形表面14'、16'，所述凹槽的宽度l大于相邻末端的凹槽的宽度且深度d低于相邻末端的深度。

在不同实施例中，此外，在内表面112处执行多个凹槽15的步骤用于制造第一凹槽15a、15'a，第二凹槽15b、15'b，和至少一个第三周向凹槽15c、15'c，其具有朝向壳体10的放大末端部分111b或111c增加的宽度l和朝向壳体的放大末端部分减小的深度d。

在有利实施例中，每个缸盖20、30包含朝向杨克式汽缸1的内部降低的经降低中心部分21、31和借助于连接部分23、33连接至经降低中心部分21、31的末端部分22、32。这可以是基本上平坦的，或弧形的，即基本上凹面的。在缸盖20、30的连接部分23、33处，可设置至少一个检查孔25，例如2个检查孔。这些检查孔确保在装配或保养操作期间，人员可以安全地工作。在一个可能的实施例中，每个缸盖的每个连接部分设置有2个按180°布置的检查孔。

确切地说，每个检查孔25具有管形。检查孔25的管形允许简化和改进整个结构的动态平衡且有助于人员进入杨克式汽缸1内部。检查孔的管状入口另外增强了缸盖的结构刚度且因此增强了整个杨克式汽缸的结构刚度。

如图8中详细所示，至少末端的周向凹槽15具有曲线轮廓。

根据本发明，至少这些周向凹槽15的曲率半径r大于安置在圆筒形壳体10的中心部分11处的周向凹槽15的曲率半径r"，即r>r"。

更详细地说，第一组和第二组的第一和第二周向凹槽15a、15b和15'a、15'b的曲率半径r设定在9.5与10.5mm之间，例如r＝10mm。

如例如在图9中所示出，在每组周向末端凹槽15与中心凹槽15"之间设置有一组周向中间凹槽15″′。确切地说，所述组的中间凹槽15″′包含至少一个宽度l″′等于中心部分11的凹槽15的宽度l"，但深度d在相邻周向末端凹槽15b或15'b的深度与周向中心凹槽15"的深度之间的周向凹槽。在一个提供的实施例中，中间凹槽组的周向凹槽15″′也具有曲线形状。确切地说，中间凹槽组的周向凹槽15″′曲率半径r″′可包含于6mm与7mm之间，优选地，r″′＝6.4mm。安置于圆筒形壳体的中心部分11处的周向凹槽15"的曲率半径r"也可设定在6mm与7mm之间，优选地，r"＝6.4mm。

关于第一周向末端凹槽15a和15'a的深度已展示在25mm与27mm之间的深度d1下获得理想状况，优选地，d1＝26mm。类似地，第一组和第二组的第二周向凹槽15b、15'b优选地具有设定于30mm与32mm之间的深度d2，优选地，d2＝31mm。

在由本发明提供的一个实施例中，中间凹槽组的周向凹槽15″′具有31mm与33mm之间的深度d″′，优选地，深度d″′＝32mm。

如例如在图2中示出，在前4个凹槽中提供深度的递增，即d">d″′>d2>d1。中心部分11的凹槽15"具有相同深度d"，例如d"＝33mm。

本发明的前述描述示例性实施例根据概念性观点如此充分地公开了本发明，以便其他人通过应用当前的知识将能够在不进一步研究且不偏离本发明的情况下修改和/或改写这类实施例的不同应用，且相应地，因此理解这类改写和修改将必须被视为等效于具体实施例。出于此原因，实现本文中所描述的不同功能的装置和材料可在不背离本发明领域的情况下具有不同性质。应了解，本文中所采用的措词或术语是出于描述而非限制的目的。