AT503979A2

AT503979A2 - Schwingungssteuerung in einem papierkalander

Info

Publication number: AT503979A2
Application number: AT0102907A
Authority: AT
Inventors: Richard M Strebel
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2006-07-17
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2008-02-15
Also published as: US20080000363A1; DE102007031090A1; AT503979A3

Description

Schwinqunqssteuerunq in einem Papierkalander [0003]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schwingungssteuerung in einem Papierkalander und insbesondere die Steuerung von Schwingungen, die zu Querstreifigkeit in einem Papierkalander führen.

[0004]

Bei einem Einzel- oder Mehrwalzenspaltkalander kann ein als Querstreifigkeit bekanntes Phänomen auftreten. Querstreifigkeit zeigt sich in Form einer Entwicklung von sich axial erstreckenden, auffälligen linearen Markierungen oder Eindrücken auf der Bahn. Dort, wo die Walzen des Kalanders alle hart sind, d. h. aus Metall bestehen, ist die Wirkung der Querstreifigkeit ♦ · ·« ···· • · • · ♦ · « • • · · · • ··· • · · t • • • · A · · • • • ·· gewöhnlich auf die Papierbahn begrenzt, wobei die Walzen selbst unbeeinflusst bleiben, außer wenn zugelassen wird, dass die Querstreifigkeit über eine ausgedehnte Zeitdauer weitergeht. Im Falle jedoch, wenn die Kalanderwalzen elastische oder Polymerwalzenüberzüge aufweisen, d. h. bei weichen Walzen, tritt die Querstreifigkeit in Form der Entwicklung von sich axial erstreckenden Nuten und Graten auf dem Überzug mindestens einer weichen Walze auf, was wiederum zum Ergebnis hat, dass die Papierbahn deutliche und nicht wünschenswerte lineare Querstreifen aufweist, die in die Bahn eingedrückt sind. Die Querstreifigkeitswirkung wird über die Zeit schlimmer, bis das Papier nicht länger verwendbar ist, und die Kalanderwalzenüberzüge nachbearbeitet oder ausgetauscht werden müssen.

[0005]

Querstreifigkeit wird als das Ergebnis von einem zuvor vorhandenen Schwingungsmodus des Kalanders angesehen, der durch eine Rückkopplungsschleife erregt wird, und der eine Wechselwirkung mit der visko-elastischen Bahn und/oder visko-elastischen Walzenüberzügen hat. So kann die Rückkopplung zum Beispiel mit einer Schwingung mit sehr geringer Bandbreite beginnen, die eine Druckveränderung in einem ersten Walzenspalt eines Kalanders verursacht. Durch die Veränderung des Kalanderdruckes wird eine sehr kleine Veränderung der Bahndicke erzeugt. Wenn sich die Bahn durch einen nachfolgenden Kalanderwalzenspalt bewegt, sind diese Verände- rungen der Bahndicke eine Erregungsquelle für denselben zuvor vorhandenen Schwingungsmodus des Kalanders. Dieser erregte Schwingungsmodus verursacht, dass der erste Kalanderwalzenspalt mit einer größeren Bandbreite schwingt, und somit eine größere Dickenveränderung, die wiederum eine größere Erregung des zuvor vorhandenen Erregungsmodus verursacht, wenn sich die Bahn durch den nachfolgenden Walzenspalt bewegt. Es können weitere Rückkopplungsmechanismen in Einfachwalzenspaltkalandern vorhanden sein. Über eine längere oder kürzere Zeitdauer kann ein elastischer Kalanderwalzenüberzug oder sogar eine harte Walzenoberfläche gerillt werden, und die Dickenveränderungen der Papierbahn können ausgeprägter werden. Sobald der Prozess der Querstreifigkeit zu dem Stadium fortschreitet, in dem er leicht sichtbar ist, kann eine Korrektur schwierig werden, insbesondere bei elastischen oder Polymerwalzenüberzügen. Der Austausch der Kalanderwalzenüberzüge kann feine Dichteveränderungen zurücklassen, die schnell Anlass zu neuer Querstreifigkeit geben.

[0006]

Ein bekannter Ansatz zur Beseitigung von Querstreifigkeit besteht in der Anpassung oder Veränderung der Distanz, welche die Bahn zwischen Walzenspalten zurücklegt, indem Walzenspalte in der Walzenbaugruppe versetzt werden, um die Synchronisation zwischen den aufeinanderfolgenden Walzenspalten zu zerstören. Dieser Ansatz bringt jedoch in Superkalandern Schwierig- keiten mit sich. Ein weiterer Ansatz besteht in der Veränderung des Schwingungsmodus von einer oder mehreren Kalanderwalzen durch Zugabe oder Abziehen von Masse, indem ein Fluid wie zum Beispiel Wasser zu der Innenfläche der Walze zugegeben oder davon entfernt wird. Ein weiterer Ansatz besteht in der Zugabe eines dynamischen Schwingungsabsorbers zu dem Inneren der Walze. Ein dynamischer Schwingungsabsorber ist die Kombination einer Sekundärmasse, die mit einer Primärmasse, zum Beispiel einem Walzenmantel, mittels einer Feder und eines Dämpfungselementes verbunden ist. Typischerweise werden die Feder und das Dämpfungselement durch Verwendung eines visko-elastischen Werkstoffes kombiniert. Durch die Auswahl der Federkonstante und des Verhältnisses zwischen der Primärmasse und der Sekundärmasse kann der dynamische Schwingungsabsorber auf eine problematische Frequenz abgestimmt werden, wobei er im Wesentlichen Schwingungen dieser Frequenz dämpft. Trotz des Vorhandenseins bekannter Lösungen für das Problem der Querstreifigkeit sind bessere Ansätze wünschenswert, und zwar insbesondere solche, die in allen Arten von Kalandern verwendet werden könnten, und die eine einfache Einsteilbarkeit aufweisen, um auf die feine Art des Querstreifigkeitsphänomens zu reagieren. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG [0007]

Bei dem dynamischen Schwingungsabsorber dieser Erfindung wird ein visko-elastisches Feder- und Dämpfungselement verwendet, bei dem eine veränderbare Kompression des visko-elastischen Werkstoffes zur Steuerung der Federkonstante verwendet, und somit der Frequenzgang des Schwingungsabsorbers feinabgestimmt wird. Die Kompression des visko-elastischen Werkstoffes, der zwischen der Primärmasse, d. h. dem Walzenmantel, und der innerhalb des Walzenmantels positionierten Sekundärmasse angeordnet ist, wird mittels einer mechanischen oder hydraulischen Anordnung zusammengedrückt, die von außerhalb des Walzenmantels betätigbar ist. Bei einer Ausführungsform wird ein Einstellstab verwendet, der Linksgewinde- und Rechtsgewindeabschnitte aufweist, so dass dann, wenn der Einstellstab gedreht wird, veranlasst wird, dass zwei auf der Innenseite des Walzenmantels angebrachte Massen zueinander gezogen werden, wobei eine oder mehr visko-elastische Abstandsstücke dazwischen zusammengedrückt werden. Bei einer anderen Ausführungsform ist eine einzelne verjüngte Masse mittels eines Keils von visko-elastischem Werkstoff an einem Walzenmantel angebracht, der einen verjüngten Umfangsstopfen ausbildet. Die verjüngte Masse wird durch einen Einstellstab in Richtung von einem Ende des Walzenmantels gezogen, um den visko- ♦ · ···· ·· · ·· ♦ · ···· ·· · ·· • · · • · · • · · v.ej • · · · · · • · ··· · · · • · · · ···· · • · · · · · • ·· · ·♦·· elastischen Werkstoff zusammenzudrücken, wodurch seine Federkonstante verändert wird.

[0008]

Bei einer alternativen Anordnung zur Veränderung der Federkonstante bei dem dynamischen Vibrationsabsorber dieser Erfindung wird ein entweder innerhalb oder außerhalb des Walzenmantels angeordnetes Hydraulikoder Pneumatikstellglied verwendet, welches so angeordnet ist, dass es Druckkraft zu dem mindestens einen visko-elastischen Element liefert, um so die Federkonstante, und damit den Frequenzgang des dynamischen Schwingungsdämpfers zu steuern. Durch die Verwendung eine Hydraulikstellgliedes wird die Einstellung der Federkonstante erleichtert, während der Kalander in Betrieb ist, indem Hydraulikdruck durch ein sich drehendes Pneumatik- oder Hydraulikverbindungsstück übertragen wird.

[0009]

Der einstellbare dynamische Schwingungsdämpfer einer weiteren Ausführungsform erhöht oder verringert die Sekundärmasse durch Hinzufügen zu oder Entfernen von Flüssigkeit von dem Inneren der Sekundärmasse. Dies bringt auch die Wirkung der Einstellung der charakteristischen Frequenz des dynamischen Schwingungsabsorbers mit sich.

[0010] [0010] ·· 1 ·# ···· ·· • · · • • • · · • ··♦ • · · • • 1J · • • ►1 ·· • ♦ · ·♦

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur aktiven Verhinderung von Querstreifigkeit in einem Papier- oder Kartonkalander.

[0011]

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Kalanderwalze mit einem innen angebrachten dynamischen Vibrationsabsorber, der von der Außenseite der Walze einstellbar ist.

[0012]

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Kalanderwalze mit einem innen angebrachten dynamischen Vibrationsabsorber, wobei die Federkonstante einstellbar ist.

[0013]

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Kalanderwalze mit einem intern angebrachten Schwingungsabsorber, wobei die Sekundärmasse einstellbar ist.

[0014]

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden an Hand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, wenn diese in Zusammenhang mit den dazugehörigen Zeichnungen gebracht wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0015] FIG. 1 ist eine teilweise Seitenquerschnittsansicht der Kalanderwalze mit dem eingebauten dynamischen Schwingungsdämpfer dieser Erfindung.

[0016] FIG. 2 ist eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform des dynamischen Schwingungsdämpfers dieser Erfindung.

[0017] FIG. 3 ist eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform des dynamischen Schwingungsdämpfers dieser Erfindung.

[0018] FIG. 4 ist eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform des dynamischen Schwingungsdämpfers dieser Erfindung.

[0019] FIG. 5 ist eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer weiteren alternativen Aus führungs form des dynamischen Schwingungsdämpfers dieser Erfindung. ·· ·« ··«· ·· • · · · • • • · · · • • · · · • • • · • • • • · • ••· • ··♦· ·· [0020] FIG. 6 ist eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform des dynamischen Schwingungsdämpfers dieser Erfindung.

[0021] FIG. 7 ist eine Seitenaufrissansicht eines Superkalanders mit Walzen, bei denen der dynamische Schwingungsdämpfer dieser Erfindung verwendet wird.

[0022] FIG. 8 ist eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform des dynamischen Schwingungsdämpfers dieser Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0023]

Unter Bezugnahme insbesondere auf FIG. 1-8, wobei sich gleiche Nummern auf ähnliche Teile beziehen, ist eine Kalanderwalze 20, die einen dynamischen Schwingungsdämpfer 22 enthält, in FIG. 1 dargestellt. Der Dämpfer 22 besteht aus einer Primärmasse, d. h. einem Walzenmantel 24, und drei Sekundärmassen: einer ersten hutförmigen Masse 26, einer zweiten hutförmigen Masse 28, einer Abstandsrohrmasse 30, und einem ersten visko-elastischen Ring 2 und einem zweiten visko-elastischen Ring 34. Die hutförmigen Massen 26, 28 weisen kegelige ··

···· ·# • ♦ • ··· • · • · · • t· « ν· • · · • · · ···· · • · • ····

Flanken 36 auf, die gegen verjüngte Außenseiten 38 der visko-elastischen Ringe 32 und 34 anliegen. Das Abstandsrohr 30 ist zwischen den visko-elastischen Ringen 32, 34 positioniert und weist konische Endflächen 4 0 auf, die auf verjüngten Innenseiten 42 der visko-elastischen Ringe 32 und 34 anliegen. Ein Einstellstab 44 weist einen Rechtsgewindeabschnitt 46 auf, der mit einem Gewindeloch 48 in der ersten hutförmigen Masse 26 in Gewindeeingriff steht. Der Einstellstab 44 weist einen Linksgewindeabschnitt 50 auf, der mit einem Gewindeloch 52 in der zweiten hutförmigen Masse 28 in Gewindeeingriff steht. Der Einstellstab 44 erstreckt sich durch das Walzenendlager 54 hindurch zu dem Äußeren der Walze. Der Einstellstab endet mit einem Bolzenkopf 56, der so gedreht werden kann, dass er die Sekundärmassen 26, 30 und 28 zusammenzieht und dadurch die ersten und zweiten visko-elastischen Ringe 32, 34 zwischen den hutförmigen Massen 26, 28, dem Abstandsrohr 30 und dem Walzenmantel 24 zusammendrückt, wodurch die Federkonstante der charakteristischen Frequenz des dynamischen Schwingungsdämpfers 22 auf vorhersagbare Art eingestellt wird. Die hutförmigen Massen 26, 28 weisen zylindrische Abschnitte 33 auf, welche mit den Innenseiten der zylindrischen Oberflächen des Abstandsrohrs 30 in Eingriff sind, welche dahingehend funktionieren, dass sie die Bewegung der hutförmigen Massen 26, 28 führen, wenn sie durch die Drehung des Einstellstabes 44 zusammengezogen werden.

[0024] [0024]

• · · · · • ··· · · . • · · ···· · • · · · · ·· ···· ··

Querstreifigkeit wird normalerweise zuerst durch die Überwachung der Walzenschwingung erkannt, und durch die Erkennung einer erhöhten Bandbreite einer bestimmten Frequenz, die eine Schwingung in dieser bestimmten Frequenz anzeigt, die von Interesse ist. Im Allgemeinen beträgt die interessierende Frequenz zwischen 40 und 1000 Hz. Wenn früh Maßnahmen unternommen werden, um die Dämpfung bei dieser Frequenz zu erhöhen, kann Querstreifigkeit der Walzenoberflächen und damit des Papiers, verhindert werden. Normalerweise wird der dynamische Schwingungsdämpfer 22 so konzipiert sein, dass er Schwingungen bei bekannten charakteristischen Frequenzen zwischen 40 und 1000 Hz der Kalanderwalze oder eines Kalanders dämpft, in dem die Walze installiert ist. Normalerweise wird ein dynamischer Schwingungsdämpfer 22 an jedem Ende der Walze von FIG. 1 so installiert sein, dass das andere Ende der Walze (nicht dargestellt) ein Spiegelbild des dargestellten Endes ist. Nach der Installation des dynamischen Schwingungsdämpfers 22 kann die Frequenz des Dämpfers auf der Grundlage der aktuellen Maschinenlaufbedingungen eingestellt werden, um die Dämpfungsmerkmale des dynamischen Schwingungsdämpfers 22 zu optimieren. Weiterhin kann eine ununterbrochene Überwachung von Schwingungen in dem Kalander verwendet werden um zu bestimmen, ob die Walze eine Erhöhung ·· ·· I · · ·♦«· ·· • · • ··· • · · • · » • ·· ·· • · ···· ···· einer Schwingung bei einer bestimmten Frequenz an den Tag legt. Wenn sich die Schwingung bei der bestimmten Frequenz in ihrer Bandbreite über die Zeit erhöht, kann der dynamische Schwingungsdämpfer 22 so eingestellt werden, dass er die Dämpfung bei der identifizierten Frequenz erhöht.

[0025] jedem Ende als Spiegelbilder

In FIG. 2 ist ein in einer Walze 60 installierter dynamischer Schwingungsdämpfer 58 einer alternativen Ausführungsform veranschaulicht. Der dynamische Schwingungsdämpfer 58 dehnt die Dämpfungswirkung über einen größeren Anteil der Walze 60 aus. Der dynamische Schwingungsdämpfer 58 ist im Wesentlichen dem dynamischen Schwingungsdämpfer 22 mit der Ausnahme ähnlich, dass ein erstes Abstandsrohr 62 und ein zweites Abstandsrohr 64 die in FIG. 1 dargestellte einzelne Abstandsrohrmasse 30 ersetzt. Ein dritter visko-elastischer Ring 66 ist zwischen den ersten und zweiten Abstandsrohren 62, 64 positioniert. Der dritte visko-elastische Ring 66 weist verjüngte Seiten 68 auf, die konische Endflächen 40 des Abstandsrohres 62, 64 in Eingriff nimmt. Durch Drehen des Bolzenkopfes 56 wird der Einstellstab 44 erneut zum Eindrehen veranlasst, und wird die visko-elastischen Ringe 32, 66, 34 zusammendrücken, wobei sich die Federkonstante des dynamischen Schwingungsdämpfers 58 ändert. Bei der Walze 60 werden normalerweise mindestens zwei symmetrisch an

···· ·· • · angeordnete dynamische Schwingungsdämpfer 58 verwendet.

[0026]

In FIG. 3 ist ein in einer Walze 72 installierter dynamischer Schwingungsdämpfer 70 einer weiteren alternativen Ausführungsform veranschaulicht. Der dynamische Schwingungsdämpfer 70 kann leicht angeordnet werden, um die Massen und die Dämpfungswirkung über die Länge der Walze 72 zu verteilen. Der dynamische Schwingungsdämpfer 70 weist eine einzelne kegelstumpf-förmige Sekundärmasse 74 auf, die mit der Primärmasse, die durch den Mantel 76 der Walze 72 dargestellt wird, durch einen zylindrischen/konischen visko-elastischen Mantel 78 innerhalb einer Innenverjüngung des konischen Mantels verbunden ist, die der Verjüngung der kegelstumpfförmigen Sekundärmasse 74 entspricht, jedoch gegenüber derselben liegt. Der visko-elastische Mantel 78 funktioniert als die Feder und der Dämpfer des einfachen dynamischen Schwingungsdämpfers 70. Ein einfacher Einstellstab 80 mit einem einzelnen Gewinde 82 zieht die Masse zu dem Walzenendlager 84, wenn der Bolzenkopf 86 gedreht wird. Durch die Drehung des Stabes 80 wird der visko-elastische Mantel 78 so zusammengedrückt, dass sich die Federkonstante des dynamischen Schwingungsdämpfers 70 verändert.

[0027] [0027]

• ·· • · • · ···· · ··

In FIG. 4 ist ein in einer Walze 90 installierter dynamischer Schwingungsdämpfer 88 einer weiteren alternativen Ausführungsform veranschaulicht. Die Anordnung des in FIG. 4 veranschaulichten Dämpfers ist im Grunde mit dem in FIG. 1 veranschaulichten dynamischen Schwingungsdämpfer 22 mit der Ausnahme identisch, dass anstatt eines Einstellstabes 44 mit Links- und Rechtsgewinde ein Pneumatik- oder Hydraulikkolben 92 in einem Stellglied 94, welches außerhalb des zylindrischen Walzenmantels 95 angeordnet ist, zum Abstützen auf einer Kolbenstange 96 verwendet wird. Die Kolbenstange 96 erstreckt sich durch das Endlager 101 und die zweite hutförmige Masse 28 hindurch, und wird verbunden, um eine Spannung auf die erste hutförmige Masse 26 aufzubringen. Das Gehäuse 98 des Stellgliedes 94 drückt auf eine Welle 100, die sich durch das Walzenendlager 101 erstreckt und die zweite hutförmige Masse 28 in Eingriff nimmt, und sie gegen den zweiten visko-elastischen Ring 34 schiebt. Hydraulik- oder Pneumatikdruck für das Stellglied 94 kann durch ein Pneumatik-Hydraulikverbindungsstück 102 geliefert werden, so wie es von Deublin Company, Waukegan, Illinois, erhältlich sein kann. Bei dem Pneumatik-Hydraulikverbindungsstück 102 wird eine Drehdichtung 104 verwendet. Die Lieferung von Pneumatik-Hydraulikfluid durch die Drehdichtung 104 ermöglicht die Steuerung der Kompression des visko-elastischen ···· ·· • · • ··· ·· ·· • · · · • · · · • · t Μ«*..· • · · • · · »··· · • · • ····

Ringes 32, 34 sogar dann, wenn der Kalander in Betrieb ist.

[0028]

In FIG. 5 ist ein in einer Walze 108 installierter dynamischer Schwingungsdämpfer 106 einer weiteren alternativen Ausführungsform veranschaulicht. Die in FIG. 5 veranschaulichte Anordnung ist der in FIG. 4 dargestellten mit der Ausnahme ähnlich, dass das Pneumatikoder Hydraulikstellglied 94 auf der Innenseite des Mantels 95 der Walze angebracht ist. In FIG. 5 ist das Stellgliedgehäuse 98 direkt fest an der zweiten hutförmigen Masse 28 angebracht. Eine Kolbenstange 96, die kürzer als, ansonsten jedoch der in FIG. 4 veranschaulichten Anordnung ähnlich ist, stellt eine Verbindung mit der ersten Masse 26 her. Auch hier erfolgt die Verwendung eines Pneumatik- oder Hydraulikstellgliedes 94 in Kombination mit einem Verbindungsstück 102 mit einer Drehdichtung 104.

[0029]

In FIG. 8 ist ein in einer Walze 220 installierter dynamischer Schwingungsdämpfer 222 einer weiteren alternativen Ausführungsform veranschaulicht. Die in FIG. 8 veranschaulichte Anordnung ist der in FIG. 1 dargestellten ähnlich. Der Dämpfer 222 besteht aus einer Primärmasse, d. h. einem Walzenmantel 224 und drei Sekundärmassen: einer ersten hutförmigen Masse 226, einer zweiten hutförmigen Masse 228, einer Abstandsrohr- masse 230, und einem ersten visko-elastischen Ring 232 und einem zweiten visko-elastischen Ring 234. Der dynamische Schwingungsdämpfer 222 unterscheidet sich darin von dem Dämpfer 222, dass die hutförmigen Massen 226, 228 verjüngte Flanken 236 aufweisen, die Verjüngungen aufweisen, die anders und flacher als die verjüngten Außenseiten 238 der visko-elastischen Ringe 232, 234 sind. Weiterhin weist das Abstandsrohr 230, welches zwischen den visko-elastischen Ringen 232, 234 positioniert ist, konische Endflächen 240 auf, die anders und flacher als die verjüngten Innenseiten 242 der visko-elastischen Ringe 232, 234 sind. Das Ergebnis der Fehlanpassung der Verjüngungen zwischen den verjüngten Flanken 236 und den konischen Endflächen 240 des Abstandsrohres 230 und der verjüngten Flächen 238, 242 der visko-elastischen Ringe 232, 234 besteht darin, die Federkonstante der des dynamischen Schwingungsdämpfers 222 empfindlicher für die durch die Drehung des Einstellstabes 244 verursachte Kompression zu machen. Die Federkonstante ist auf Grund der Fehlanpassung der Eingriffsflächen zwischen den visko-elastischen Ringen 232, 234 in den Sekundärmassen 226, 228 und 230 empfindlicher, da sich mit der Kompression der Kontaktbereich erhöht, wenn sich die Kompression erhöht. Eine größere Veränderung der Federkonstante bedeutet eine größere Fähigkeit zur Einstellung der Dämpfungsfrequenz des Schwingungsdämpfers 222.

[0030] [0030] ♦ · • · • · · · f

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In FIG. 6 ist ein in einer Walze 112 installierter dynamischer Schwingungsdämpfer 110 einer weiteren alternativen Ausführungsform veranschaulicht. Ein dynamischer Schwingungsdämpfer weist drei Grundteile auf: eine Primärmasse, eine Sekundärmasse und eine Feder mit einer ausgewählten Federkonstante. Ein viertes E-lement, ein Dämpfungselement, fügt dem System Dämpfung hinzu. Bei den in FIG. 1-5 veranschaulichten Systemen wird der dynamische Schwingungsdämpfer durch das Zusammendrücken einer oder mehrerer visko-elastischer Komponenten eingestellt, um dadurch die Federkonstante zu verändern. Bei der in FIG. 6 dargestellten Ausführungsform erfolgt anstatt der Veränderung der Federkonstante die Veränderung der Größenordnung der Sekundärmasse 114. Die Veränderung der Sekundärmasse wird durch Hinzufügen zu oder Entfernen einer Flüssigkeit 116 von dem Innenvolumen 118 bewirkt, welches innerhalb der Sekundärmasse 114 ausgebildet ist. Die Flüssigkeit kann durch einen Siphon 120 hinzugefügt und entfernt werden, der dem Siphon ähnlich ist, der allgemein zum Entfernen von Kondensation von dem Inneren von dampfbeheizten Trockenwalzen verwendet wird. Die Flüssigkeit 116 wird auf Grund der durch die Drehung des Walzenmantels 122 verursachten Zentrifugalkraft gleichmäßig um eine zylindrische Oberfläche 124 verteilt, die durch die Sekundärmasse 114 ausgebildet wird. Die Sekundärmasse 114 wird durch einen visko-elastischen Mantel 126 innerhalb des Walzenmantels 122 verbunden und positioniert, die das Feder- und Dämpfungselement des dynamischen Schwingungsdämpfers 110 ausbildet.

[0031]

Die Zugabe von Masse in Form von Flüssigkeit zu dem Inneren der Sekundärmasse 114 hat in der Tat zwei Wirkungen, und zwar diejenige der Einstellung der Dämpfungsfrequenz des dynamischen Schwingungsdämpfers 110 und diejenige der Veränderung der Grundfrequenzen der gesamten Walze 112 durch die Erhöhung der Walzenmasse.

[0032]

Die Walzen 20, 60, 72, 90, 108, 112 werden typischerweise zum Beispiel eine oder mehrere Walzen in einem Superkalander 128 zur Kalandrierung einer in FIG. 7 dargestellten Papier- oder Kartonbahn 129 sein. Bei der Walze mit einstellbaren dynamischen Schwingungsdämpfern wird es sich typischerweise um elastische Walzen handeln, die einen Polymer-, d. h. Elastomerüberzug 130 auf weisen, wie in FIG. 1-6 veranschaulicht, um die Schwingungsdämpfung näher bzw. nahe an der problematischen Konstruktion, d. h. dem Elastomerüberzug 130 zu positionieren, der auf Grund unerwünschter Schwingungen für Querstreifigkeit anfällig ist. Furchen in den visko-elastischen Walzenüberzügen 10 sind die größte Quelle und das Ergebnis des Querstreifigkeitsphänomens.

[0033] Es sollte ·· ··*·

··· verstanden ·♦ · • · • ···· • ·

werden dass die unterschiedlichen dynamischen Schwingungsdämpfer ohne Entfernen der Lagerenden des Walzenmantels, und ohne Entfernen der Walzen von dem Kalander eingestellt werden können. Weiterhin kann die Hydraulikanordnung von FIG. 4-5 und die in FIG. 6 dargestellten Siphonmassenzugaben während des Betriebes des Kalanders eingestellt werden. Die in FIG. 1-3 dargestellten Einstellungseinrichtungen sind leicht einstellbar, wenn der Kalander angehalten wird, wobei jedoch verstanden werden sollte, dass ein elektrischer oder pneumatischer oder hydraulischer Einstellungsmechanismus zum Drehen des Bolzenkopfes 56, 86 angebracht werden könnte, um sich mit den Walzen zu drehen, und durch einen Kommutator oder eine Drehdichtung mit Elektrizität oder Hydraulik- oder Pneumatikfluid versorgt werden könnte.

[0034]

Querstreifigkeit in einem Kalander wie zum Beispiel einem Superkalander 128 kann durch ein Zustandsüberwachungssystem 132 überwacht werden, wobei die Vorderseite und die Rückseite einer jeden Walze 13 0 in dem Kalander durch Schwingungssensoren 136 überwacht wird. Die Schwingungssensoren 136 können zwei oder drei Achsenbeschleunigungsmesser 136 sein, die auf den Walzenlagern 137 der Vorderseite und der Rückseite angebracht sind. Jede Walze 130 wird auch mit einem magne- tischen Auslöser 138 ausgerüstet sein, der die Drehgeschwindigkeit der Walze misst. Die Ausgaben dieser Sensoren 136, 138 werden zur Durchführung einer Analyse verwendet, die als „Synchronous Time Averaging" o-der STA bekannt ist. Solche Systeme sind von Metso Automation, Helsinki, Finnland unter dem Handelsnamen Sensodec 6S erhältlich.

[0035]

Wenn eine Walze wellig oder unrund ist, so dass Querstreifigkeit verursacht wird, erzeugt sie Schwingungen in angrenzenden Walzen, und die Schwingungen werden dann durch den gesamten Kalander übertragen. Gleichzeitig werden STA-Analysen bei jeder Walze durchgeführt um zu bestimmen, welche Walze die Quelle des Schwingungsproblems ist. Bei der STA-Analyse wird der magnetische Drehsensor als ein Auslöser verwendet, um zahlreiche Signalperioden zu sammeln, die dann für jede Walze gemittelt werden. Das nach der Mittelung verbleibende Signal und seine Frequenzmerkmale werden auf einer bestimmten Walze identifiziert. Auf diese Weise kann eine Schwingungen verursachende Walze gemeinsam mit der Problemfrequenz eindeutig identifiziert werden. Die schnellen Aktualisierungszeiten dieser Analysen ermöglichen eine schnelle Reaktion auf einen potentiellen Walzenschaden. Die „Synchronous Time Averaging"-Analyse kann mit dem dynamischen Schwingungsdämpfer 22, 58, 70, 88, 106 oder 110 verwendet werden, der die Einstellung der Dämpfungsmerk- male des dynamischen Schwingungsdämpfers durch die Einstellung der Federkonstante der visko-elastischen Elemente 32, 34, 66, 78, oder durch die Zugabe von

Masse zu der Sekundärmasse 114 ermöglicht. Die Dämpfungsmerkmale der dynamischen Schwingungsdämpfer kann während des Kalanderbetriebes auf der Grundlage der bekannten Problemfrequenz eingestellt werden, um die Dämpfung bei der Problemfrequenz zu erhöhen. Zeitbasierende Trends, welche die Schwingungshistorie einer bestimmten Walze auf der Grundlage der STA-Analysen darstellen, können zur Überwachung der Effektivität von an den dynamischen Schwingungsdämpfern vorgenommenen Einstellungen verwendet werden.

[0036]

Es sollte verstanden werden, dass jede Walze in einem Kalander oder Superkalander mit Sensoren instrumentiert werden kann, um Schwingungen und Drehungen zu erkennen, wobei jede Walze einen dynamischen Schwingungsdämpfer auf der Innenseite des Walzenmantels aufweisen kann, der während des Betriebes des Kalanders extern eingestellt werden kann.

[0037]

Es sollte verstanden werden, dass die visko-elastischen Elemente 32, 34, 66, 78 mittels unter schiedlicher Geometrien angeordnet werden können, um den Eingriff oder die Form zu verändern, so dass durch die Kompression der visko-elastischen Elemente eine -52^: ·· ···· ·· maximale Variabilität der Federkonstante erzeugt, und somit die Einsteilbarkeit der charakteristischen Dämpfungsfrequenz des dynamischen Schwingungsdämpfers erhöht wird. Solche Geometrien umfassen eine bombierte oder gekrümmte Oberfläche auf dem visko-elastischen Element oder auf einer das visko-elastische Element zusammendrückenden Oberfläche. Im Allgemeinen ist es möglich, jede unähnliche Kontaktform zwischen dem visko-elastischen Element und einer Oberfläche auf den Sekundärmassen einzuschließen, die eine größere Veränderung bei der Federrate ergeben und somit als Ergebnis eine größere Veränderung bei der Dämpfungsfrequenz bei einer gegebenen Veränderung der Kontaktbelastung herbeiführen.

[0038]

Es wird verstanden, dass die Erfindung nicht auf die bestimmte Konstruktion und Anordnung von in diesem Dokument veranschaulichten und beschriebenen Teilen begrenzt ist, sondern alle abgeänderten Formen davon umfasst, die innerhalb des Umfanges der nachfolgenden Ansprüche liegen.

Patentansprüche:

Claims

·· ···· ·· · ·· ···· ·· · • ♦

-23:-: GIBLER & POTH Patentanwälte OEG Dorotheergasse 7 - A-1010 Wien - patent@aon.at Tel: +43 (1) 512 10 98 - Fax: +43 (1) 513 47 76 Patentansprüche 1. Kalanderwalze mit einem einstellbaren dymamischen Dämpfer, die Folgendes aufweist: Einen Walzenmantel, der eine Primärmasse ausbildet und ein Walzeninneres festlegt; eine innerhalb des Walzeninneren positionierte Sekundärmasse ; mindestens ein visko-elastisches Element, welches zwischen dem Walzenmantel und der Sekundärmasse positioniert ist, und ein variables Stellglied, welches zur Veränderung der Kompression des mindestens einen visko-elastischen Elementes zwischen der Sekundärmasse und dem Walzenmantel angeordnet ist.
2. Kalanderwalze nach Anspruch 1, ·· ···· ·· I -δ 4:-: : ·* ·· dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse eine erste Oberfläche aufweist, die eine zweite Oberfläche des mindestens einen visko-elastischen Elementes in Eingriff nimmt, um einen Kontaktbereich festzulegen, in dem die erste Oberfläche auf die zweite Oberfläche trifft, wobei die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche so ausgewählt sind, dass sich der Kontaktbereich verändert, wenn sich die Kompression des mindestens einen Elementes zwischen der Sekundärmasse und dem Walzenmantel verändert.
3. Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine visko-elastische Element so angeordnet ist, dass es den Eingriff oder die Form verändert, wenn es zusammengedrückt wird, um die Veränderbarkeit einer durch das mindestens eine visko-elastische Element festgelegten Federkonstante zu erhöhen.
4. Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel ein äußeres und ein Walzenendlager aufweist, wobei das variable Stellglied Abschnitte aufweist, die sich durch das Walzenendlager hindurch erstrecken, um die Steuerung der Kompression des visko-elastischen Elementes außerhalb des Walzenmantels zu ermöglichen. • · • ·

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5. Kalanderwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass das variable Stellglied weiterhin einen Einstellst ab aufweist, der sich durch das Walzenendlager hindurch erstreckt, wobei der Einstellstab die Sekundärmasse in Gewindeeingriff nimmt, um die Bewegung der Sekundärmasse im Verhältnis zu der Primärmasse zu verursachen, wenn der Einstellstab gedreht wird.
6. Kalanderwalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärmasse weiterhin aus einer ersten Masse und einer zweiten Masse besteht, wobei der Einstellstab Rechtsgewindeabschnitte, die mit der ersten Masse in Gewindeeingriff stehen, und Linksgewindeabschnitte aufweist, die per Gewindeeingriff mit den Linksgewindeabschnitten der zweiten Masse in Eingriff stehen, wobei die Drehung des Einstellstabes die erste Masse und die zweite Masse zusammen bewegt und dadurch das mindestens eine visko-elastische Element zusammendrückt.
7. Kalanderwalze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein erstes visko-elastisches Element, ein zweites visko-elastisches Element und eine dritte Sekundärmasse aufweist, die so zwischen den ersten und zweiten Sekundärmassen posi- ·♦ ·· ··*· ·· φ -δ6 • · • ♦ ·♦ • · · · ··· · » · • · ···· · • · · · ·* · ···· tioniert ist, dass die Bewegung der ersten und zweiten Sekundärmassen zueinander das erste visko-elastische Element zwischen der ersten Sekundärmasse und der dritten Sekundärmasse zusammendrückt und ein zweites visko-elastisches Element zwischen der zweiten Sekundärmasse und der dritten Sekundärmasse zusammendrückt.
8. Kalanderwalze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Sekundärmasse aus zwei Teilen besteht, wobei ein drittes visko-elastisches Element dazwischen angeordnet ist.
9. Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das variable Stellglied ein Hydraulik- oder Pneumatikstellglied ist, welches auf der Innenseite des Walzenmantels so angeordnet ist, dass es die Druckkraft zu dem mindestens einen visko- elastischen Element liefert, um so die Federkonstante und damit den Frequenzgang des dynamischen Schwingungsdämpfers zu steuern.
10. Kalanderwalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel ein äußeres und ein Walzenendlager aufweist, wobei das variable Stellglied Abschnitte aufweist, die sich durch das ·· ··♦· ·· t ♦ ♦ • · · · • · · · -cä-: : ·♦ ··

• · · • · · ···· · • · • ···# ·· Walzenendlager hindurch erstrecken, um die Steuerung der Kompression des mindestens einen visko-elastischen Elementes außerhalb des Walzenmantels zu ermöglichen.
11. Kalanderwalze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin ein Pneumatik- oder Hydraulikverbindungsstück aufweist, welches ein Drehgelenk zur Übertragung von Hydraulik- oder Pneumatikdruck zu der Walze aufweist, wenn sie sich dreht, welches auf dem Walzenendlager angebracht ist.
12. Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Walzenmantel ein äußeres und ein Walzenendlager aufweist, wobei das variable Stellglied ein Hydraulik- oder Pneumatikstellglied ist, welches an dem Walzenendlager angebracht ist, welches Abschnitte aufweist, die sich durch das Walzenendlager hindurch erstrecken, um die Steuerung der Kompression des mindestens einen visko-elastischen Elementes auf der Innenseite des Walzenmantels zu ermöglichen.
13. Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel mit einem Elastomerüberzug überzogen ist. > ·« • · · • · ·-e«-: ·· ·« ·· ···· ·· • · • ··· • · • · • ·· • ·· • · · • · · ·♦·· · • · • Ι··φ
14. Kalander für eine Papier- oder Kartonbahn mit einem Mechanismus zur Verhinderung von Querstreifigkeit, der Folgendes aufweist: Eine erste Walze des Kalanders, eine zweite Walze, die einen Walzenmantel und einen visko-elastischen Überzug aufweist, wobei die zweite Walze ein Walzeninneres festlegt, wobei die zweite Walze einen Walzenspalt mit der ersten Walze ausbildet; einen einstellbaren visko-elastischen, dynamischen Dämpfer, der in dem Inneren der zweiten Walze ausgebildet ist, wobei der Walzenmantel eine Primärmasse des visko-elastischen dynamischen Dämpfers ausbildet; eine innerhalb des Walzeninneren positionierte Sekundärmasse, mindestens ein zwischen dem Walzenmantel und der Sekundärmasse positioniertes visko-elastisches E-lement, wobei das mindestens eine visko-elastische Element eine Federkonstante festlegt, und ein variables Stellglied, welches zur Veränderung der Federkonstante des mindestens einen visko-elastischen Elementes zwischen der Sekundärmasse und dem Walzenmantel angeordnet ist.
15. Kalanderwalze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ·* ·· • · t ·

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die Sekundärmasse eine erste Oberfläche aufweist, die eine zweite Oberfläche des mindestens einen visko-elastischen Elementes in Eingriff nimmt, um einen Kontaktbereich festzulegen, in dem die erste Oberfläche auf die zweite Oberfläche trifft, wobei die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche so ausgewählt sind, dass sich der Kontaktbereich verändert, wenn sich die Kompression des mindestens einen visko-elastischen Elementes zwischen der Sekundärmasse und dem Walzenmantel verändert.
16. Kalanderwalze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine visko-elastische Element so angeordnet ist, dass es den Eingriff oder die Form verändert, wenn es zusammengedrückt wird, um die Veränderbarkeit einer durch das mindestens eine visko-elastische Element festgelegten Federkonstante zu erhöhen.
17. Kalander nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel ein äußeres und ein Walzenendlager aufweist, wobei das variable Stellglied Abschnitte aufweist, die sich durch das Walzenendlager hindurch erstrecken, um die Steuerung der Federkonstante des mindestens einen visko-elastischen Elementes außerhalb des Walzenmantels zu ermöglichen. ο - • · · • ♦ · -?3cr-· : Λ ο 0 A · • • * ··· • · * # C rt t Φ 9 fr * 09> c ο. C t- Γ ·- γ· Ο Ο
18. Kalanderwalze nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , dass das variable Stellglied weiterhin einen Einstellstab aufweist, der sich durch das Walzenendlager hindurch erstreckt, wobei der Einstellstab die Sekundärmasse in Gewindeeingriff nimmt, um die Bewegung der Sekundärmasse im Verhältnis zu der Primärmasse zu verursachen, wenn der Einstellstab gedreht wird.
19. Kalanderwalze nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , dass die Sekundärmasse weiterhin aus einer ersten Masse und einer zweiten Masse besteht, wobei der Einstellstab Rechtsgewindeabschnitte, die mit der ersten Masse in Eingriff stehen, und Linksgewindeabschnitte aufweist, die mit den Linksgewindeabschnitten der zweiten Masse in Gewindeeingriff stehen, wobei die Drehung des Einstellstabes die erste Masse und die zweite Masse zusammen bewegt, indem die Federkonstante des mindestens einen visko-elastischen Elementes verändert wird.
20. Kalanderwalze nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin ein erstes visko-elastisches Element und ein zweites visko-elastisches Element und eine dritte Sekundärmasse aufweist, die so zwischen den ·· ·* • · · · • · · · -Öl« ·· ·· ···· ·· · ·« • · · · φ • ·Μ · · · • ♦ t···· · • · · · · • ·· · ···· ersten und zweiten Sekundärmassen positioniert ist, dass die Bewegung der ersten und zweiten Sekundärmassen zueinander die Federkonstante des ersten visko-elastischen Elementes zwischen der ersten Sekundärmasse und der dritten Sekundärmasse verändert, und die Federkonstante eines zweiten visko-elastischen Elementes zwischen der zweiten Sekundärmasse und der dritten Sekundärmasse verändert .
21. Kalanderwalze nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Sekundärmasse aus zwei Teilen mit einem dazwischen angeordneten dritten visko-elastischen Element besteht.
22. Kalanderwalze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das variable Stellglied ein Hydraulik- oder Pneumatikstellglied ist, welches auf der Innenseite des Walzenmantels so angeordnet ist, dass es eine sich verändernde Last zu dem mindestens einen visko-elastischen Element liefert, um so die Federkonstante und damit den Frequenzgang des dynamischen Schwingungsdämpfers zu steuern.
23. Kalanderwalze nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass • 4 4 ·· • · · • · · 432S4 ·· 44·· ·· • · • ·4· • · • · • Μ • · ···· der Walzenmantel ein Äußeres und ein Walzenendlager aufweist, wobei das variable Stellglied Abschnitte aufweist, die sich durch das Walzenendlager hindurch erstrecken, um die Steuerung der Federkonstante des mindestens einen visko-elastischen Elementes außerhalb des Walzenmantels zu ermöglichen.
24. Kalanderwalze nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , dass sie weiterhin ein Pneumatik- oder Hydraulikverbindungsstück aufweist, welches ein Drehgelenk zur Übertragung von Hydraulik- oder Pneumatikdruck zu der Walze aufweist, wenn sie sich dreht, welches auf dem Walzenende angebracht ist.
25. Kalanderwalze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel ein äußeres und ein Walzenendlager aufweist, wobei das variable Stellglied ein Hydraulik- oder Pneumatikstellglied ist, welches an dem Walzenendlager angebracht ist, welches Abschnitte aufweist, die sich durch das Walzenendlager hindurch erstrecken, um die Steuerung der Federkonstante des mindestens einen visko-elastischen Elementes auf der Innenseite des Walzenmantels zu ermöglichen.
26. Kalanderwalze mit einem einstellbaren dynamischen Dämpfer, die Folgendes aufweist: Einen Walzenmantel, der eine Primärmasse ausbildet und ein Walzeninneres, ein Walzenäußeres und ein Walzenendlager festlegt; eine innerhalb des Walzeninneren positionierte Sekundärmasse, wobei die Sekundärmasse Abschnitte aufweist, die ein Innenvolumen festlegen; mindestens ein visko-elastisches Element, welches zwischen dem Walzenmantel und der Sekundärmasse positioniert ist; und einen Siphon, der sich von dem Walzenäußeren durch das Walzenendlager hindurch in das durch Abschnitte der Sekundärmasse festgelegte Innenvolumen erstreckt, wobei der Siphon einen Durchgang auf-weist, der derart ist, dass das Fluid zwischen dem Innenvolumen und dem Äußeren der Walze ausgetauscht werden kann.
27. Verfahren zur aktiven Verhinderung von Querstreifigkeit in einem Kalander, welches die folgenden Schritte umfasst: Überwachung der Schwingung einzelner Walzen eines Mehrwalzenkalanders, wobei einzelne Sensoren auf jedem Walzenlagergehäuse angebracht sind; gleichzeitiges Abtasten der Winkelposition einer jeden Kalanderwalze und Durchführung einer „Synchronen Zeitmittelwert"-Analyse für jede Walze; ·· ·· ··«· ·· « • · · · · · #

···· • · Bestimmung mindestens einer Walze, die für die Erregung einer Schwingungsfrequenz verantwortlich ist, an Hand der „Synchronen Zeitmittelwert Analyse; und während des Betriebes des Kalanders, Einstellung einer Federkonstante oder Sekundärmasse eines dynamischen Schwingungsdämpfers innerhalb eines Walzenmantels der mindestens einen Walze, um die Dämpfung der erregten Schwingungsfrequenz durch den dynamischen Schwingungsdämpfer zu erhöhen.
28. Verfahren zur aktiven Verhinderung von Querstreifigkeit in einem Kalander, welches die folgenden Schritte umfasst: Bestimmung mindestens einer Walze in einem Mehrwalzenkalander, die für die Erregung einer Schwingungsfrequenz verantwortlich ist, und Bestimmung der Frequenz der erregten Schwingungsfrequenz; während des Betriebes des Kalanders, Einstellung einer Federkonstante oder Sekundärmasse eines dynamischen Schwingungsdämpfers innerhalb eines Walzenmantels der mindestens einen Walze, um die Dämpfung der erregten Schwingungsfrequenz durch den dynamischen Schwingungsdämpfer zu erhöhen. Der Patentanwalt:

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