AT15244U1

AT15244U1 - Arrangement for controlling vibrations of a fiber web machine

Info

Publication number: AT15244U1
Application number: ATGM50148/2016U
Authority: AT
Original assignee: Valmet Technologies Inc
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2017-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung von Vibrationen in einem Nip einer Faserbahnmaschine in einer Faserbahnmaschine, wobei die Anordnung einen Trägheitsaktuator (10) zur Steuerung der Vibrationen aufweist, der ein Krafterzeugungselement (12) und ein Massenelement (11) aufweist, das elastisch mittels einer elastischen Einrichtung (18) an einem Rahmen (15) angebracht ist wobei eine Trägheitsmasse (11) als das Massenelement zur Aufnahme der durch die Vibrationen erzeugten Kräfte und ein Piezoaktuator (12) als das Krafterzeugungselement (12) des Trägheitsaktuators (10) dient, um eine Trägheitskraft zu erzeugen, welche der Beschleunigung der Trägheitsmasse (11) entgegenwirkt, wobei die Anordnung zur Steuerung von Vibrationen innerhalb einer Walze (31) der Faserbahnmaschine angeordnet ist, wobei in der Anordnung ein linearer Bewegungsverstärker für den Trägheitsaktuator (10) hydraulisch ausgeführt ist und einen ersten und einen zweiten Kolben (13,17) mit einem Flächenverhältnis des ersten und zweiten Kolbens (13,17) von 10 – 500 zur Erzeugung eines hohen Verstärkungsverhältnisses bei der Bewegung der Trägheitsmasse (11) aufweist.The invention relates to an arrangement for controlling vibrations in a nip of a fiber web machine in a fiber web machine, the arrangement having an inertia actuator (10) for controlling the vibrations, comprising a force generating element (12) and a mass element (11) elastically by means of a elastic means (18) is mounted on a frame (15), wherein an inertia mass (11) serves as the mass member for receiving the forces generated by the vibrations, and a piezoactuator (12) as the force generating member (12) of the inertia actuator (10) generating an inertial force opposing the acceleration of the inertial mass (11), the vibration control arrangement being disposed within a roller (31) of the fiber web machine, in which arrangement a linear motion amplifier for the inertial actuator (10) is hydraulically designed and a first and a second piston (13,17) with a Fläc of the first and second pistons (13, 17) of 10 - 500 for producing a high amplification ratio in the movement of the inertial mass (11).

Description

Beschreibungdescription

ANORDNUNG ZUR STEUERUNG VON VIBRATIONEN EINER FASERBAHNMASCHINEARRANGEMENT FOR CONTROLLING VIBRATIONS OF A FIBERMAKING MACHINE

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Vibrationen einer Faserbahnmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an arrangement for controlling the vibrations of a fiber web machine. In particular, the invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.

[0002] Bei Faserbahnmaschinen wird die Faserbahn in einem Aufbau hergestellt und behandelt, der von einer Vielzahl von aufeinanderfolgend in einer Prozesslinie angeordneten Vorrichtungen gebildet ist. Eine typische Herstellungs- und Behandlungslinie weist einen Stoffauflauf, eine Siebpartie und eine Pressenpartie sowie eine nachfolgende Trockenpartie und einen Aufwickler auf. Die Herstellungs- und Behandlungslinie kann des Weiteren andere Vorrichtungen und Partien zur Fertigbearbeitung der Faserbahn aufweisen, zum Beispiel eine Leimpresse, einen Kalander und eine Beschichtungspartie. Die Herstellungs- und Behandlungslinie weist auch einen Aufwickler zum Bilden von Kundenwalzen sowie eine Rollenverpackungsvorrichtung auf. In dieser Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen sind mit Faserbahnen zum Beispiel eine Papier-, Karton- oder Tissuebahn gemeint. Jede Partie und Vorrichtung weist mehrere unterschiedliche Komponenten auf, in Verbindung mit welchen Vibrationen auftreten können. Zum Beispiel können Vibrationen in einem Spalt bzw. Nip auftreten, der zwischen zwei Elementen gebildet ist, typischerweise zwischen zwei Walzen, der Nip kann jedoch auch mit einer Walze, einem Band, einem Schuh oder einem entsprechenden Element und einem Gegenelement von entsprechender oder unterschiedlicher Art gebildet sein, wobei häufig wenigstens eines der den Nip bildenden Elemente eine Walze ist. Die Faserbahn wird durch sich selbst oder von einem Band, einem Filz, einem Sieb oder einem entsprechenden Gewebe getragen durch den Nip geführt. In dem Nip wird die Faserbahn durch den Nipdruck gepresst, um Wasser aus der Bahn zu entfernen oder um die Eigenschaften der Bahn zu beeinflussen. Typische Nips einer Faserbahnherstellungslinie sind Pressnips, in denen Wasser entfernt wird, Kalandernips, in denen die Bahn bearbeitet wird, um beispielsweise bestimmte Oberflächeneigenschaften zu erreichen, wie zum Beispiel Glanz, Aufroll- bzw. Haspel- und Aufwickelnips, in denen die Spaltwirkung zum Aufrollen bzw. Aufwickeln der Faserbahn eingesetzt wird.In fiber web machines, the fibrous web is manufactured and treated in a construction formed by a plurality of devices sequentially arranged in a process line. A typical manufacturing and treatment line comprises a headbox, a wire section and a press section and a subsequent dryer section and a rewinder. The manufacturing and processing line may further comprise other devices and parts for finishing the fibrous web, for example a size press, a calender and a coating section. The manufacturing and processing line also includes a rewinder for forming customer rolls and a roll wrapper. By this description and the following claims, fibrous webs are meant, for example, a paper, board or tissue web. Each lot and device has several different components in connection with which vibrations may occur. For example, vibrations may occur in a nip formed between two elements, typically between two rollers, but the nip may also be associated with a roller, a belt, a shoe or like element and a mating element of corresponding or different types be formed, wherein often at least one of the nip-forming elements is a roller. The fibrous web is carried by itself or by a band, a felt, a wire or a corresponding fabric carried by the nip. In the nip, the fibrous web is pressed by the nip pressure to remove water from the web or to affect the properties of the web. Typical nips of a fiber web production line are press nips in which water is removed, calender nips in which the web is processed to achieve, for example, certain surface properties, such as gloss, reeling and winding dips, in which the nip action for rolling up or down Winding the fiber web is used.

[0003] In der WO-Veröffentlichung WO 01/50030 A1 ist ein Verfahren zum Dämpfen der Vibrationen einer in der Papierherstellung verwendeten Walze beschrieben, wobei die Walze einen kreisförmigen Mantel aufweist, so dass das Dämpfen von außen auf den Walzenmantel ausgeübt wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Vibrationseigenschaft gemessen und das Dämpfen wird auf der Basis des Messergebnisses gesteuert. Die Dämpfung ist auf die gewünschte Stelle gerichtet, beispielsweise auf die Mitte der Walze, und die Qualität der Vibration wird in Betracht gezogen. Das Dämpfen kann aktiv oder passiv sein und das Verfahren ist beispielsweise bei Kalandern anwendbar. Bei dem aktiven Dämpfen wird eine die Vibration absorbierende Kraft extern auf die Rolle ausgeübt, z. B. mit der Hilfe eines Magnetfelds, zum Beispiel mit einem elektrischen Magneten oder einem Fluidstrahl. In diesem Fall erlaubt insbesondere die Variation der vibrationsdämpfenden Kraft, die auf die Rolle ausgeübt wird, die Steuerung der Dämpfung. Die externe Dämpfung erfordert es, dass Dämpfungseinrichtungen außerhalb in der Nähe der Walze und auch Tragstrukturen für die Dämpfungseinrichtungen angeordnet sind, so dass es nicht bei Anwendungen eingesetzt werden kann, bei denen der Raum um die Walze begrenzt ist.In WO publication WO 01/50030 A1 a method for damping the vibrations of a roll used in papermaking is described, wherein the roll has a circular jacket, so that the damping is exerted on the roll shell from the outside. In this known method, a vibration characteristic is measured, and the damping is controlled on the basis of the measurement result. The damping is directed to the desired location, such as the center of the roll, and the quality of the vibration is considered. The damping can be active or passive and the method is applicable to calenders, for example. In active damping, a vibration absorbing force is exerted externally on the roller, e.g. B. with the aid of a magnetic field, for example with an electric magnet or a fluid jet. In this case, in particular, the variation of the vibration-damping force applied to the roller allows the control of the damping. The external damping requires that damping means be disposed outwardly of the roll and support structures for the damping means so that it can not be used in applications where the space around the roll is limited.

[0004] In der WO-Veröffentlichung WO 2006/040399 A1 ist ein Verfahren zur Kompensation der Variation der Niplast beschrieben, die durch Formfehler einer Walze in einem Kalander bewirkt wird, welcher eine erste rotierende Walze und eine zweite rotierende Walze, wobei in dem dadurch gebildeten Nip die Bahn behandelt wird, und Belastungsvorrichtungen zum Ändern der Niplast aufweist. Bei diesem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird ein Formprofil für die erste Walze definiert, der Rotationswinkel der ersten Walze wird gemessen und die Belastungsvorrichtung wird auf der Basis des Formprofils der ersten Walze gesteuert, um die den Nip belastende Änderung zu kompensieren, die durch den Formfehler in dem Man- tel der ersten Walze verursacht wird. Die Steuerung der Belastungseinrichtung ist verhältnismäßig kompliziert, weil es die Niplast erfordert, dass große statische Lasten erzeugt werden, was schwer so gesteuert werden kann, dass die Variationen kompensiert werden können.In WO publication WO 2006/040399 A1 a method for compensating for the variation of the Niplast is described, which is caused by shape errors of a roller in a calender, which a first rotating roller and a second rotating roller, wherein thereby formed nip the web is treated, and has load devices for changing the niplast. In this known from the prior art method, a shape profile for the first roller is defined, the rotation angle of the first roller is measured and the loading device is controlled on the basis of the shape profile of the first roller to compensate for the nip loading change caused by the shape error is caused in the mantle of the first roll. The control of the loading device is relatively complicated because the niplast requires that large static loads be generated, which can be difficult to control so that the variations can be compensated.

[0005] In der US-Patentveröffentlichtung 5,487,715 ist ein hydraulischer Vibrationsdämpfer zur Verwendung innerhalb eines Walzenmantels für eine Walze zur Verwendung bei der Behandlung von Faserbahnen beschrieben, welcher Folgendes aufweist: eine starre zentrale Achse, einen zur Rotation um die zentrale Achse vorgesehenen Walzenmantel, eine erste Kammer, die zwischen der starren zentralen Achse in dem Walzenmantel angeordnet ist, wobei die Kammer eine halbe Ringform aufweist und mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, um eine hydraulische Tragkraft von der zentralen Achse zu dem Walzenmantel zu übertragen, wenigstens eine zweite Kammer, die teilweise mit Luft und teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, wobei sich die zweite Kammer im Wesentlichen entlang einer Länge der Walze erstreckt, und eine Vielzahl von engen Kapillarleitungen, welche die erste Kammer und die zweite Kammer miteinander verbinden. Die Steuerung der Belastungseinrichtung ist verhältnismäßig kompliziert, weil es die Niplast erfordert, dass große statische Lasten erzeugt werden, was schwer so gesteuert werden kann, dass die Variationen kompensiert werden können.U.S. Patent Publication 5,487,715 discloses a hydraulic vibration damper for use within a roll mantle for a roll for use in the treatment of fibrous webs, comprising: a rigid central axis, a roll mantle for rotation about the central axis; a first chamber disposed between the rigid central axis in the roll shell, the chamber having a half ring shape and being filled with a liquid to transfer hydraulic bearing force from the central axis to the roll shell, at least one second chamber partially is filled with air and partially filled with a liquid, wherein the second chamber extends substantially along a length of the roller, and a plurality of narrow Kapillarleitungen, which connect the first chamber and the second chamber with each other. The control of the loading device is relatively complicated because the niplast requires that large static loads be generated, which can be difficult to control so that the variations can be compensated.

[0006] In der US-Patentveröffentlichung 5,961,89 ist eine Vibrationssteuervorrichtung und ein Verfahren für Kalanderwalzen und ähnliches beschrieben. Bei dieser bekannten Vibrationssteuervorrichtung und dem Verfahren zur Steuerung von Vibrationen zwischen zwei oder mehr Walzen werden die durch die Vibrationen induzierten Dickenänderungen in einem aus dem Nip austretenden Medium gesteuert. Die Vorrichtung weist einen Rahmen, erste und zweite Walzen, die relativ zu dem Rahmen montiert sind, und einen Krafterzeuger, wie zum Beispiel einen elektromechanischen aktiven Aktuator, einen servohydraulischen Aktuator, einen steuerbaren, halbaktiven Dämpfer, einen aktiven Vibrationsabsorber oder einen adaptiven getunten Vibrationsabsorber auf, und erzeugt aufhebende Kräfte, um die Vibrationen zwischen der ersten und der zweiten Walze zu steuern, und dadurch solche vibrationsinduzierten Dickenänderungen in dem Medium zu steuern.U.S. Patent 5,961,889 discloses a vibration control apparatus and method for calender rolls and the like. In this known vibration control device and the method for controlling vibrations between two or more rolls, the changes in thickness induced by the vibrations in a medium exiting the nip are controlled. The apparatus includes a frame, first and second rollers mounted relative to the frame, and a force generator, such as an electromechanical active actuator, a servo-hydraulic actuator, a controllable semi-active damper, an active vibration absorber, or an adaptive tuned vibration absorber , and generates canceling forces to control the vibrations between the first and second rollers, thereby controlling such vibration-induced changes in thickness in the medium.

[0007] In der DE-Patentanmeldungsveröffentlichung DE 10 2007 041 725 A1 ist ein Kalander beschrieben, der einen Walzenstapel aufweist, welcher wenigstens drei Walzen aufweist, nämlich zwei Endwalzen und wenigstens eine Zwischenwalze, die an ihren Enden in einer Lagervorrichtung montiert ist, die wenigstens eine Vibrationssensoranordnung aufweist, in der eine Vibrationssensorbaugruppe in wenigstens einer der Walzen angeordnet und über eine Übertragungseinrichtung mit einem Aktuator außerhalb der Zwischenwalze verbunden ist.In the DE-patent application publication DE 10 2007 041 725 A1 a calender is described which comprises a roll stack having at least three rolls, namely two end rolls and at least one intermediate roll mounted at their ends in a bearing device comprising at least a vibration sensor arrangement in which a vibration sensor assembly is arranged in at least one of the rollers and connected via a transmission device with an actuator outside the intermediate roller.

[0008] Bei der Vibrationsdämpfung von Papiermaschinen ist festgestellt worden, dass die aktive Vibrationsdämpfung neue Möglichkeiten bietet. Ein Problem ist der Mangel an aktiven Aktuatoren. Idealerweise würde man sich Aktuatoren wünschen, die die Möglichkeit zur Erzeugung großer Kräfte aufweisen und frei in der Konstruktion angeordnet sein könnten. Ein solcher Aktuator ist z. B. der sogenannte Trägheitsaktuator. Der Aktuator besteht aus einem Krafterzeugungselement und einer Masse, die elastisch an der Konstruktion angebracht ist. Wenn der Kraftaktuator eine Kraft erzeugt, wird eine Reaktionskraft auf die Masse aufgebracht, die dadurch als eine Stützfläche wirkt. Es existiert nur eine sehr begrenzte Anzahl von Aktuatoren, die Kräfte auf hohe Frequenzen erzeugen. Diesen Trägheitsaktuatoren ist gemeinsam, dass sie verhältnismäßig große Kräfte erzeugen, aber nur kleine lineare Bewegungen hervorrufen. Ein solcher Aktuator ist ein Piezo, bei dem die Länge des keramischen Elements durch Erzeugen eines elektrischen Felds über den Kristall verändert werden kann. Durch Verhindern der Längenänderung erzeugt der Aktuator eine Kraft, die seiner eigenen Steifigkeit entspricht. Aus diesem Grund ist die von dem Generator erzeugte Kraft auf ihrem Maximalwert, wenn die Längenänderung vollkommen verhindert wird, und andererseits erzeugt der Generator bei der größtmöglichen Längenänderung eine äußerst geringe Kraft. Zum Beispiel beträgt die Längenänderung des Piezos typischerweise nur ungefähr 0,1 % seiner eigenen Länge. Des Weiteren ist es aufgrund der Größe der erforderlichen Verstärkungsverhältnisse sehr schwierig, lineare Bewegungsverstärker mit einer hohen Verstärkung zu konstruieren.In the vibration damping of paper machines has been found that the active vibration damping offers new opportunities. One problem is the lack of active actuators. Ideally, one would want actuators that have the potential for generating large forces and could be freely located in the structure. Such an actuator is z. B. the so-called inertial actuator. The actuator consists of a force-generating element and a mass that is elastically attached to the structure. When the force actuator generates a force, a reaction force is applied to the mass, thereby acting as a support surface. There are only a very limited number of actuators that generate forces at high frequencies. These inertial actuators have in common that they produce relatively large forces, but cause only small linear movements. Such an actuator is a piezo in which the length of the ceramic element can be changed by generating an electric field across the crystal. By preventing the change in length, the actuator generates a force that corresponds to its own rigidity. For this reason, the force generated by the generator is at its maximum value when the length change is completely prevented, and on the other hand, the generator generates an extremely small force at the largest possible change in length. For example, the change in length of the piezo is typically only about 0.1% of its own length. Furthermore, because of the size of the required gain ratios, it is very difficult to construct linear motion amplifiers with high gain.

[0009] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zum Steuern von Vibrationen in einer Faserbahnmaschine zu erzeugen, bei welcher die Nachteile und Probleme des Standes der Technik ausgeräumt oder zumindest minimiert sind.An object of the present invention is to provide an arrangement for controlling vibrations in a fiber web machine in which the disadvantages and problems of the prior art are eliminated or at least minimized.

[0010] Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Beseitigung des Nachteils von Trägheitsaktuatoren aufgrund ihrer kleinen linearen Bewegungen zu schaffen.Another object of the invention is to provide an arrangement for overcoming the disadvantage of inertial actuators due to their small linear movements.

[0011] Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist die Anordnung gemäß der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gekennzeichnet.In order to achieve the above object, the arrangement according to the invention is characterized essentially by the features of the characterizing part of claim 1.

[0012] Bei der Anordnung zur Steuerung von Vibrationen weist die Anordnung eine Trägheitsmasse zum Aufnehmen von erzeugten Reaktionskräften und einer Trägheitskraft auf und eine der Beschleunigung der Masse entgegenwirkende Trägheitskraft wird erzeugt. Gemäß der Erfindung ist bei der Anordnung zur Steuerung von Vibrationen in einer Faserbahnmaschine gemäß der Erfindung ein linearer Bewegungsverstärker für den Trägheits- bzw. Massenaktuator hydraulisch ausgeführt.In the arrangement for controlling vibrations, the arrangement comprises an inertial mass for receiving generated reaction forces and an inertial force, and an inertial force counteracting the acceleration of the mass is generated. According to the invention, in the arrangement for controlling vibrations in a fiber web machine according to the invention, a linear motion amplifier for the inertia or mass actuator is designed hydraulically.

[0013] Gemäß einem vorteilhaften Merkmal ist das Verstärkungsverhältnis des linearen Bewegungsverstärkers hoch, vorzugsweise 10 - 500.According to an advantageous feature, the amplification ratio of the linear motion amplifier is high, preferably 10 - 500.

[0014] Gemäß der Erfindung weist der lineare Bewegungsverstärker einen ersten und einen zweiten Kolben mit erheblich unterschiedlichen Flächen der Kolben auf und dadurch wird das hohe Verstärkungsverhältnis bei der Bewegung der Trägheitsmasse des Aktuators erzeugt. Das Flächenverhältnis des ersten und zweiten Kolbens beträgt vorzugsweise 10 - 500.According to the invention, the linear motion amplifier on a first and a second piston with significantly different areas of the piston and thereby the high amplification ratio is generated in the movement of the inertial mass of the actuator. The area ratio of the first and second pistons is preferably 10 - 500.

[0015] Gemäß einem vorteilhaften Merkmal beträgt der Frequenzbereich der Vibrationssteuerung und -dämpfung 10 - 5000 Hz.According to an advantageous feature, the frequency range of the vibration control and attenuation is 10 - 5000 Hz.

[0016] Gemäß einem vorteilhaften Merkmal betragen die dynamischen Kräfte, die durch den Aktuator gemäß der Erfindung erzeugt werden, 1 - 50 kN, vorzugsweise 1 - 30 kN. Es sollte festgehalten werden, dass der Aktuator bei der Anordnung der Erfindung nichts mit der Erzeugung der statischen Kraft der tatsächlich bei der Produktion erforderlichen Wirkung bei der Faserbahnmaschine zu tun hat, wodurch die Kraft vorteilhafterweise auf den oben genannten dynamischen Kraftbereich beschränkt sein kann.According to an advantageous feature, the dynamic forces generated by the actuator according to the invention are 1 - 50 kN, preferably 1 - 30 kN. It should be noted that the actuator in the arrangement of the invention has nothing to do with the generation of the static force of the effect actually required in the production of the fiber web machine, whereby the force can be advantageously limited to the above-mentioned dynamic force range.

[0017] Gemäß einem vorteilhaften Merkmal beträgt die Masse der Trägheitsmasse 10 - 500 kg.According to an advantageous feature, the mass of the inertial mass is 10 - 500 kg.

[0018] Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal weist der Trägheitsaktuator einen Piezo-aktuator auf, bei dem, wenn sich die Länge des Piezos ändert, der erste Kolben des linearen Bewegungsverstärkers eine Bewegung ausführt, welche durch ein Ölvolumen des Verstärkers den an der Trägheitsmasse angebrachten zweiten Kolben beeinflusst.According to a further advantageous feature, the inertia actuator has a piezo-actuator, in which, when the length of the piezo changes, the first piston of the linear motion amplifier performs a movement, which by an oil volume of the amplifier attached to the inertial second Piston influenced.

[0019] Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung wird, wenn ein Piezoaktuator verwendet wird, das elektrische Feld für den Piezo durch elektronische Einrichtungen erzeugt und es kann durch eine elektronische Steuerung gesteuert werden, um die Dämpfung gemäß dem gewünschten Wirkungsprinzip zu erzeugen.According to an advantageous feature of the invention, when a piezoactuator is used, the electric field for the piezo is generated by electronic means and it can be controlled by an electronic controller to produce the damping according to the desired mode of action.

[0020] Gemäß einem vorteilhaften Merkmal kann die Messung der Vibrationen durch Messen der Geschwindigkeit der Montageposition durchgeführt und dadurch eine korrelierende Gegenkraft erzeugt werden. Bei der Anordnung können auch intelligente Steuersysteme, die an sich bekannt sind, zur Erzeugung einer aktiven, entgegengerichteten Kraft auf der Basis von Messungen hinsichtlich der Wirkung von Vibrationserzeugungen eingesetzt werden, wobei die entgegengerichtete Kraft dann die Vibrationen aktiv kompensiert. Das Steuersignal kann direkt oder auf der Basis eines computerbasierten Steuerungsalgorithmus erzeugt werden.According to an advantageous feature, the measurement of the vibrations can be carried out by measuring the speed of the mounting position and thereby a correlating counterforce can be generated. In the arrangement, intelligent control systems, which are known per se, can also be used to generate an active, opposing force on the basis of measurements of the effect of vibration generation, the opposing force then actively compensating for the vibrations. The control signal may be generated directly or based on a computer-based control algorithm.

[0021] Die Erfindung wird vorzugsweise in einem Nip einer Faserbahnmaschine eingesetzt, wobei der Nip zwischen einer Walze und ihrem Gegenelement gebildet ist. Die Walze, welche den Nip der Faserbahnmaschine bildet, ist mit der Anordnung gemäß der Erfindung versehen, so dass die in dem Nip auftretenden Vibrationen durch den dynamischen Aktuator gesteuert und gedämpft werden. Das Gegenelement kann eine weitere Walze, eine Faserbahnrolle, ein Band, ein Schuh oder ein entsprechendes Element sein.The invention is preferably used in a nip of a fiber web machine, wherein the nip is formed between a roller and its counter element. The roller forming the nip of the fiber web machine is provided with the arrangement according to the invention, so that the vibrations occurring in the nip are controlled and damped by the dynamic actuator. The counter element may be another roller, a fiber web roll, a belt, a shoe or a corresponding element.

[0022] Gemäß einem bevorzugten Beispiel der Erfindung ist die Anordnung zum Steuern und Dämpfen von Vibrationen innerhalb einer Walze einer Faserbahnmaschine vorgesehen, wodurch erhebliche Einsparungen bezüglich des Raums erreicht werden, weil keine außenliegenden Tragstrukturen usw. benötigt werden. Vorzugsweise ist die Anordnung in dem axial mittleren Bereich der Walze angeordnet, wodurch die beste Steuerung und Dämpfung von Vibrationen in der Längsrichtung der Walze zur Verfügung gestellt werden und dadurch im Wesentlichen der gesamte Breitenbereich der zu behandelnden Faserbahn beeinflusst werden kann.According to a preferred example of the invention, the arrangement for controlling and damping vibrations within a roller of a fiber web machine is provided, whereby considerable space savings are achieved because no external support structures, etc. are needed. Preferably, the arrangement is arranged in the axially central region of the roll, whereby the best control and damping of vibrations in the longitudinal direction of the roll can be provided and thereby substantially the entire width range of the fiber web to be treated can be influenced.

[0023] Gemäß einem vorteilhaften Beispiel ist ein Trägheitsaktuator innerhalb einer Walze, zum Beispiel einer Kalanderwalze, angeordnet, die einen Nip mit einer weiteren Walze, zum Beispiel einer weiteren Kalanderwalze, bildet, und die Faserbahn W wird über den Nip geführt und behandelt, zum Beispiel kalandriert. Bei diesem Beispiel ist der Trägheitsaktuator innerhalb der Walze zum Dämpfen von Vibrationen angeordnet, zum Beispiel Barring bzw. Vieleckigkeit. Die Walze weist einen rotierenden Mantel auf, der an der äußeren Lauffläche eines Lagers angebracht ist. Die äußere Lauffläche rotiert mit dem Mantel der Walze und die innere Lauffläche des Lagers rotiert nicht und die Rotation der inneren Lauffläche wird durch Schwerkraft verhindert, die durch Montieren eines schweren Trägheitsmassenelements, zum Beispiel 200 kg, an der inneren Lauffläche erzeugt wird. Das Trägheitsmassenelement ist in der unteren Richtung angeordnet und ermöglicht somit die Rotation der inneren Lauffläche, weil die Reibungsmomente nicht hoch genug sind, um das Massenelement von seiner unteren Position zu drehen. Als ein Kraftaktuator in dem Trägheitsaktuator ist ein Piezoaktuator vorgesehen. Andere Alternativen sind elektromagnetische Aktuatoren oder die Verwendung von magnetostriktivem Material.According to an advantageous example, an inertial actuator is arranged within a roller, for example a calender roller, which forms a nip with another roller, for example a further calender roller, and the fiber web W is guided and treated via the nip, for Example calendered. In this example, the inertial actuator is disposed within the roll for damping vibrations, for example, barring or polygonality. The roller has a rotating shell mounted on the outer race of a bearing. The outer race rotates with the shell of the roller and the inner race of the bearing does not rotate and the rotation of the inner race is prevented by gravity generated by mounting a heavy inertia mass member, for example 200 kg, on the inner race. The inertial mass member is disposed in the lower direction and thus allows rotation of the inner race because the friction moments are not high enough to turn the mass member from its lower position. As a force actuator in the inertia actuator, a piezoactuator is provided. Other alternatives are electromagnetic actuators or the use of magnetostrictive material.

[0024] Als ein zusätzliches Merkmal kann die Masse des Aktuators durch einen Permanentmagneten ersetzt werden. Dann können, durch Installieren des Aktuators in der Nähe von z. B. einer rotierenden Walze, Steuer- und Dämpfungskräfte für die Rolle ohne einen mechanischen Kontakt erzeugt werden.As an additional feature, the mass of the actuator may be replaced by a permanent magnet. Then, by installing the actuator near z. As a rotating roller, control and damping forces for the role are generated without a mechanical contact.

[0025] Gemäß der Erfindung ist in der Anordnung ein Aktuator vorgesehen, der einen innerhalb eines Rahmens installierten Piezoaktuator aufweist, der an seinem oberen Rand an einer perforierten Platte und an seinem unteren Rand an einem ersten Kolben abgestützt bzw. gehalten ist, wobei der erste Kolben mit seiner oberen Fläche ein Ölvolumen beeinflusst, das sich in einem Raum zwischen dem Rahmen und dem Piezoaktuator zu der perforierten Platte erstreckt, welche mit gebohrten Löchern oder einer auf andere Art und Weise erzeugten offenen Fläche versehen ist, von welcher das Öl zu einem Volumen oberhalb der perforierten Platte strömen kann, und eine Trägheitsmasse für den Aktuator ist oberhalb des Rahmens derart installiert, dass an der Unterseite eines Lochs in der Mitte der Masse ein Stift angeordnet ist, der als ein zweiter Kolben wirkt, wobei der zweite Kolben gegenüber dem Ölvolumen an der Oberseite des Rahmens abgedichtet ist, und wobei der Piezo durch den ersten Kolben beeinflussende Vorspannfedern vorgespannt ist, vorzugsweise in einem Luftraum, wobei die Vorspannfedern auch die durch die Masse erzeugte Schwerkraft kompensieren.According to the invention, an actuator is provided in the arrangement, which has a piezoelectric actuator installed within a frame, which is supported or held at its upper edge to a perforated plate and at its lower edge to a first piston, wherein the first Piston with its upper surface affects an oil volume, which extends in a space between the frame and the piezo actuator to the perforated plate, which is provided with drilled holes or otherwise produced open surface, from which the oil to a volume above the perforated plate, and an inertial mass for the actuator is installed above the frame such that on the underside of a hole in the center of the mass is disposed a pin which acts as a second piston, the second piston being opposite to the oil volume is sealed at the top of the frame, and wherein the piezo through the first piston biasing biasing springs is biased, preferably in an air space, wherein the biasing springs also compensate for the gravitational force generated by the mass.

[0026] Die Erfindung stellt einen Trägheitsaktuator zur Verfügung, der eine hohe Kraft erzeugt und in einem sehr kompakten Raum angeordnet ist. Dies ermöglicht das Integrieren des Aktuators, z. B. innerhalb von Lagergehäusen oder auf andere Art und Weise beschränkten Räumen.The invention provides an inertia actuator which generates a high force and is arranged in a very compact space. This allows the integration of the actuator, for. B. within storage housings or otherwise limited spaces.

[0027] Nachfolgend wird die Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, auf welche die Erfindung jedoch nicht eng beschränkt sein soll.Hereinafter, the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, to which, however, the invention should not be limited.

[0028] Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel eines Prinzips eines Trägheitsaktuators gemäß dem Stand der Technik.Fig. 1 schematically shows an example of a principle of an inertia actuator according to the prior art.

[0029] Fig. 2 zeigt schematisch ein Beispiel einer bevorzugten Anordnung gemäß der Erfin dung.Fig. 2 shows schematically an example of a preferred arrangement according to the inven tion.

[0030] Fig. 3 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel einer bevorzugten Anordnung gemäß derFig. 3 shows schematically another example of a preferred arrangement according to the

Erfindung.Invention.

[0031] Während der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Zahlen und Zeichen verwendet, um gleiche Elemente gemäß unterschiedlichen Ansichten zu identifizieren, welche die Erfindung und ihre vorteilhaften Beispiele darstellen.Throughout the following description, like numerals and characters are used to identify like elements in accordance with different views illustrating the invention and its advantageous examples.

[0032] In Figur 1 ist schematisch ein Beispiel eines Trägheitsaktuators 20 dargestellt, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Aktuator besteht aus einem krafterzeugenden Element 22 und einem Massenelement 21, welches mittels einer elastischen Einrichtung 23 an der Konstruktion 25 elastisch angebracht ist. Wenn das eine Kraft erzeugende Element 22 die Kraft F erzeugt, wirkt die Reaktionskraft F auf das Massenelement 21, das dann als eine Stützfläche wirkt. Die sich auf die Bewegung des Aktuators 20 beziehende Gleichung ist F = m*a + k*x, wobei F die durch die Krafterzeugungseinrichtung 22 erzeugte Kraft ist, m die Masse des Massenelements 21 ist, a die Beschleunigung der Bewegung ist, k eine elastische Konstante der elastischen Einrichtung 23 ist und x die Frequenz ist. Bei einer konstanten Frequenz ist x =X*sin (w*t), wobei w die Kreisfrequenz ist, t die Zeit ist und X die Längenänderung ist, so dass F = -m*w2*X + k*X = (k-m*w2) * X. Wenn der Betrieb oberhalb der Resonanzfrequenz des Aktuators (w2 » k/m) ist, ist die Reaktion bzw. die Antwort ungefähr F = -m*w2*X => -X = F / (w2*m).In Figure 1, an example of a Trägheitsaktuators 20 is shown schematically, as it is known from the prior art. The actuator consists of a force-generating element 22 and a mass element 21, which is elastically attached to the construction 25 by means of an elastic device 23. When the force generating element 22 generates the force F, the reaction force F acts on the mass element 21, which then acts as a support surface. The equation relating to the movement of the actuator 20 is F = m * a + k * x, where F is the force generated by the force generator 22, m is the mass of the mass element 21, a is the acceleration of the motion, k is an elastic one Constant of the elastic device 23 is and x is the frequency. For a constant frequency, x = X * sin (w * t), where w is the angular frequency, t is the time, and X is the change in length, so that F = -m * w2 * X + k * X = (km * w2) * X. If the operation is above the resonant frequency of the actuator (w2 »k / m), the response is approximately F = -m * w2 * X => -X = F / (w2 * m) ,

[0033] Wenn auf eine Kraft von z. B. 5 kN auf der Frequenz von ungefähr 100 Flz gezielt und die Masse von 10 kg verwendet wird, muss die Masse mit einer Bewegung versehen sein, welche die Größe von X = 5000 N / ((100*2*PI)2 * 10 kg) = 1,27 mm hat.When a force of z. For example, if 5 kN is targeted at the frequency of approximately 100 Flz and the mass of 10 kg is used, the mass must be provided with a motion which is the size of X = 5000 N / ((100 * 2 * PI) 2 * 10 kg) = 1.27 mm.

[0034] Wenn gewünscht ist, dass die oben genannte Längenänderung von 1,27 mm direkt von zum Beispiel einem Piezo erzeugt werden soll, würde es einen Piezo mit der Länge von 1270 mm erfordern, weil die Längenänderung des Piezos ungefähr 0,1 % seiner eigenen Länge beträgt. Dann würde der Piezo jedoch überhaupt keine Kraft bei der maximalen Bewegung erzeugen. Wenn z. B. ein Piezo mit der Länge von 100 mm und dem Durchmesser von 16 mm zur Verwendung ausgewählt werden würde, wäre es möglich, eine Bewegung von 100 pm oder eine Kraft von 12 kN (die Bewegung verhindert) zu erzeugen. Wenn man auf eine Kraft von 5 kN zielt, erzeugt der Piezo am Maximum eine Bewgung von 7 kN / 12 kN * 100 pm = 58 pm. Somit würde der Trägheitsaktuator einen linearen Bewegungsverstärker mit der Verstärkung von 22 erfordern.If it is desired that the above-mentioned length change of 1.27 mm should be generated directly from, for example, a piezo, it would require a piezo with the length of 1270 mm, because the change in length of the piezo is about 0.1% of its own length is. But then the piezo would not generate any force at the maximum motion. If z. For example, if a piezo with a length of 100 mm and a diameter of 16 mm were selected for use, it would be possible to produce a movement of 100 pm or a force of 12 kN (which prevents movement). If you aim for a force of 5 kN, the piezo generates a maximum of 7 kN / 12 kN * 100 pm = 58 pm. Thus, the inertial actuator would require a linear motion amplifier with the gain of 22.

[0035] In dem schematischen Beispiel von Fig. 2 weist der Aktuator 10 gemäß einem vorteilhaften Beispiel der Erfindung einen Rahmen 15 auf, wobei innerhalb des Rahmens 15 ein Piezoak-tuator 12 installiert ist, der an seinem oberen Ende von einer perforierten Platte 16 und an seinem unteren Ende an einem ersten Kolben 13 gehalten ist, der so angeordnet ist, dass er durch Vorspannfedern 18 an dem Rahmen 15 gehalten ist. Der erste Kolben 13 beeinflusst mit seiner oberen Fläche ein Ölvolumen 14. Das Ölvolumen 14 erstreckt sich in einem Raum zwischen dem Rahmen 15 und dem Piezoaktuator 12 zu der perforierten Platte 16, in welche Löcher gebohrt sind oder welche auf andere Art und Weise mit einer offenen Fläche versehen ist, durch welche das Öl in der Lage ist, zu dem Ölvolumen 14 oberhalb der perforierten Platte 16 zu strömen. Eine Trägheitsmasse 11 des Aktuators 10 ist oberhalb des Rahmens 15 installiert, so dass in der Mitte der Masse 11 ein Stift in dem Ölvolumen 14 angeordnet ist, wobei der Stift als ein zweiter Kolben 17 wirkt bzw. betrieben wird. Der zweite Kolben 17 ist durch eine Dichtung 19 gegenüber dem Ölvolumen 14 an der Oberseite des Rahmens 15 abgedichtet. Das Ölvolumen 14 ist auch durch die Dichtung 19 zwischen dem Rahmen 15 und dem ersten Kolben 13 und zwischen dem Rahmen und dem Piezoaktuator 12 abgedichtet.In the schematic example of Fig. 2, the actuator 10 according to an advantageous example of the invention, a frame 15, wherein within the frame 15, a piezoelectric actuator 12 is installed, which at its upper end by a perforated plate 16 and is held at its lower end to a first piston 13, which is arranged so that it is held by biasing springs 18 on the frame 15. The first piston 13 influences an oil volume 14 with its upper surface. The oil volume 14 extends in a space between the frame 15 and the piezoactuator 12 to the perforated plate 16 into which holes are drilled or otherwise opened Surface is provided, through which the oil is able to flow to the oil volume 14 above the perforated plate 16. An inertial mass 11 of the actuator 10 is installed above the frame 15 so that a pin is disposed in the oil volume 14 in the center of the mass 11, the pin acting as a second piston 17. The second piston 17 is sealed by a seal 19 against the oil volume 14 at the top of the frame 15. The oil volume 14 is also sealed by the seal 19 between the frame 15 and the first piston 13 and between the frame and the piezoactuator 12.

[0036] Weil sich die Länge des Piezos 12 ändert, macht der erste Kolben 14 eine Bewegung, welche durch das Ölvolumen 14 den an der Masse 11 angebrachten zweiten Kolben 13 beeinflusst. Weil die Flächen der Kolben 13; 17 erheblich unterschiedlich sind, wird bei der Bewegung der Masse 11 ein hohes Verstärkungsverhältnis erzeugt.Because the length of the piezo 12 changes, the first piston 14 makes a movement, which influences the second piston 13 attached to the mass 11 by the oil volume 14. Because the surfaces of the pistons 13; 17 are significantly different, a high amplification ratio is generated during the movement of the mass 11.

[0037] Weil der Piezo 12 keine Zugkräfte erzeugen kann, wird der Piezo 12 durch die Vorspannfedern 18 vorgespannt, welche den ersten Kolben 17 in einem Luftraum 41 innerhalb des Rahmens 15 beeinflussen. Diese Federn 18 kompensieren auch die durch die Masse 11 verursachte Schwerkraft.Because the piezo 12 can not generate tensile forces, the piezo 12 is biased by the biasing springs 18, which influence the first piston 17 in an air space 41 within the frame 15. These springs 18 also compensate for the gravity caused by the mass 11.

[0038] In dem schematischen Beispiel von Fig. 3 ist ein Trägheitsaktuator 10 gemäß einem vorteilhaften Beispiel der Erfindung in Verbindung mit einer Walze 31, zum Beispiel einer Kalanderwalze, die einen Nip N mit einer anderen Walze 32, zum Beispiel einer weiteren Kalanderwalze, bildet, dargestellt. Die Faserbahn W wird über den Nip N geführt und behandelt, zum Beispiel kalandriert. In diesem Beispiel ist der Trägheitsaktuator 10 innerhalb der Walze 31 zur Dämpfung von Vibration angeordnet, zum Beispiel Barring. Die Walze 31 weist einen rotierenden Mantel 33 auf, der an der äußeren Lauffläche 34 eines Lagers 37 angebracht ist. Die äußere Lauffläche 34 rotiert mit dem Mantel 33 der Walze 31, aber die innere Lauffläche 35 des Lagers 37 rotiert nicht und die Rotation der inneren Lauffläche 35 wird durch die Schwerkraft verhindert, die durch Montieren eines schweren Trägheitsmassenelements 11, zum Beispiel 200 kg, an der inneren Lauffläche 35 erzeugt wird. Das Trägheitsmassenelement 11 ist in der Richtung nach unten ausgerichtet und beeinflusst die Rotation der inneren Lauffläche 35, weil die Reibungsmomente nicht genug sind, um das Massenelement 11 von seiner unteren Position zu drehen. Als ein Kraftaktuator ist in dem Trägheitsaktuator ein Piezoaktuator 12 vorgesehen. Als Kraftaktuatoren können auch andere linear Aktuatoren verwendet werden.In the schematic example of Fig. 3, an inertia actuator 10 according to an advantageous example of the invention is associated with a roller 31, for example a calender roll, forming a nip N with another roller 32, for example another calender roll represented. The fibrous web W is passed over the nip N and treated, for example calendered. In this example, the inertia actuator 10 is disposed within the vibration damping roller 31, for example, barring. The roller 31 has a rotating shell 33 attached to the outer race 34 of a bearing 37. The outer race 34 rotates with the shell 33 of the roller 31, but the inner race 35 of the bearing 37 does not rotate, and the rotation of the inner race 35 is prevented by the gravity caused by mounting a heavy inertia mass member 11, for example, 200 kg the inner race 35 is generated. The inertial mass member 11 is oriented in the downward direction and affects the rotation of the inner race 35 because the friction moments are not enough to turn the mass member 11 from its lower position. As a force actuator, a piezoactuator 12 is provided in the inertia actuator. As Kraftaktuatoren also other linear actuators can be used.

Claims

claims

An arrangement for controlling vibrations in a nip of a fiber web machine in a fiber web machine, the arrangement comprising an inertia actuator (10) for controlling the vibrations comprising a force generating element (12) and a mass element (11) elastically by means of an elastic device ( 18) is mounted on a frame (15), wherein an inertial mass (11) serves as the mass member for receiving the forces generated by the vibrations and a piezoactuator (12) as the force-generating member (12) of the inertial actuator (10) by an inertial force which counteracts the acceleration of the inertial mass (11), characterized in that the arrangement for controlling vibrations is arranged inside a roller (31) of the fiber web machine, wherein in the arrangement a linear motion amplifier for the inertial actuator (10) is made hydraulic and a first and a second piston (13, 17) having a surface ratio of the first and second pistons (13, 17) of 10 - 500 for generating a high amplification ratio in the movement of the inertial mass (11).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the amplification ratio of the linear motion amplifier is 10 -500.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that in the arrangement of the frequency range of the vibration control and attenuation is 10 - 5000 Hz.

4. Arrangement according to one of claims 1-3, characterized in that the of the actuator (10) generated dynamic forces 1 - 50 kN, preferably 1 - 30 kN, amount.

5. Arrangement according to one of claims 1 - 4, characterized in that the mass of the inertial mass (11) is 10 - 500 kg.

6. Arrangement according to one of claims 1-5, characterized in that the inertial actuator has a piezoelectric actuator (12), in which, when the length of the piezo changes, the first piston (13) of the linear motion amplifier performs a movement which by an oil volume (14) of the booster influences the second piston (17) attached to the inertial mass (11).

7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the roller (31) has a rotating jacket (33) which is supported by an outer running surface (34) of a bearing (37), wherein the outer running surface (34) with the jacket (33) of the roller (31) rotates, the inner race (35) of the bearing (37) being non-rotating, and the rotation of the inner race (35) being prevented by the force of gravity on the inner race (35). 35) arranged inertia mass (11) is generated.

8. Arrangement according to claim 1, characterized in that the piezoelectric actuator (12) by biasing springs (18) is biased, which influence the first piston (13), and that the biasing springs (18) and by the mass (11) caused gravity compensated. For this 3 sheets of drawings