CN102191713A - 用于造纸机和纸板机的滚筒和衰减滚筒振动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚筒、尤其是用于造纸机或纸板机的滚筒，所述滚筒带有环绕的滚筒外周(2)和固定的轭(1)。滚筒外周(2)通过至少一个压力室(8)内的压力径向向外加载。压力室(8)通过节流位置(11)与压力介质管道(12)连接。为在大的频率范围内且即使在高频率下也能实现振动衰减，压力室(8)通过至少一个通道(13)与具有可变体积的压力空间(14、15)连接。在此，压力空间(14、15)、通道(13)、节流位置(11)和室(17、18)的尺寸确定取决于滚筒外周(2)的至少一个振动频率。

Description

用于造纸机和纸板机的滚筒和衰减滚筒振动的方法

技术领域

本发明涉及一种滚筒、尤其是用于造纸机或纸板机的滚筒，所述滚筒带有环绕的滚筒外周和轴向贯穿所述滚筒外周的固定的轭，其中滚筒外周可以通过至少一个压力室内的压力径向向外加载，且压力室通过节流位置与压力介质管道连接。此外，本发明涉及用于衰减此类滚筒的振动的方法。

背景技术

此类滚筒作为弯曲补偿滚筒、浮动滚筒或靴滚筒(Schuhwalze)用于与配对滚筒形成辊隙。通常作为纸幅或纸板幅的纤维状材料幅被引导通过辊隙，并在辊隙内受到高的压力且必要时也受到高温。

滚筒且尤其是滚筒外周在运行中例如由于非均匀性、各向异性或几何缺陷且也由于纸张厚度波动而受到激励力，所述激励力导致滚筒外周的振动。所导致振动运动通常是小的，使其不直接造成干扰。不过，此振动运动在长时间后冲压到滚筒外周内，这导致进一步的振动放大。这一方面造成听觉上可觉察的振动，即导致高的噪声水平，而且也可导致材料幅的周期性厚度波动，即所谓的起楞(Barring)现象。

滚筒外周的振动直接地或通过支撑元件传递到布置在压力室内的压力介质，所述压力介质来回地移动通过节流位置。在此，在节流位置中通过摩擦从系统中带走振动能量，使得实现振动的衰减。节流位置在此必须设计为使得足够的油可脉动通过节流位置。

为避免向压力介质管道的反向耦合，在EP1731668A1中建议了弯曲补偿滚筒，其中压力室通过节流位置首先与压力空间连接，其中压力空间通过节流位置连接在压力介质管道上。在压力介质管道和压力室之间串联地布置了压力空间，所述压力空间造成对压力介质管道的隔离。在此，压力空间可具有部分地弹性的边界壁，通过所述弹性边界壁的弹性变形实现了另外的振动衰减。

在DE102007051395A1中建议，借助于膜将挠曲调整滚筒的压力室分为两个室，其中朝向支撑元件的压力室通过节流位置与压力介质管道连接，且以可压缩介质填充通过弹性壁与压力室分隔的室。所述可压缩介质(例如为气体)在此可通过连接管道引入到室内。在此技术方案中，振动衰减一方面通过压力介质来回经过节流位置来实现，且另一方面通过部分地界定了压力室的弹性壁的运动来实现。

在相对低的频率和相对高的振辐下，此技术方案满意地工作。但在例如150Hz至1000Hz的高频率下，衰减器功率相对小，这可能由于通过节流位置的振动的相移导致。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，即使在高频率下也实现很好的振动衰减。

根据本发明，此技术问题在前述类型的滚筒中如下地解决，使得压力室通过至少一个通道与至少一个具有可变体积的压力空间连接。

在此技术方案中，通过滚筒外周的振动移动的液压流体可不仅来回移动经过节流位置，而且也可来回移动经过至少一个压力空间内的至少一个通道，所述压力空间的体积通过相应的压力波动改变。通道以及节流位置在此直接从压力室发出。在此，并行地实现了多重振动衰减。因此，通过液压流体来回移动经过节流位置而实现了第一振动衰减，通过液压流体来回移动经过通道而实现了第二衰减，且通过压力空间的体积变化即弹性变形实现了第三衰减。总之，以此实现了很有效的振动衰减，其中通过不同的衰减机制即使在高频率下也保证了良好的振动衰减。以此，避免了起楞且延长了滚筒的寿命。

在此，特别地有利的是压力室布置在轭内，其中在压力室内引入支撑元件，所述支撑元件可通过压力室内的压力以安放侧压靠滚筒外周。在此，支撑元件通常可沿径向在压力室内引导且限定压力室的侧面边界。在此，在支撑元件和压力室的外周面之间可布置密封。支撑元件形成了压力室的侧面。在支撑元件的安放侧上可形成油室，所述油室用于在支撑元件的安放侧和滚筒外周的内侧之间形成油膜。此油膜可例如具有20μm至50μm的厚度，且非常粘稠，以至于几乎不能通过其产生振动衰减。滚筒外周的振动因此直接传递到支撑元件上，所述支撑元件相应地与滚筒外周一起在压力室内振动，且因此振动传递到布置在压力室内的压力介质上。支撑元件可形成为靴滚筒的靴，但也可以的是将多个支撑元件在相应的多个压力室内轴向并排布置，从而得到挠曲补偿滚筒。通过压力室在轭内的布置，压力室可对外相对好地被密封。在此，在轭内总是具有足够的位置可供使用。压力介质管道可在此例如被沿轴向引导通过轭。

在此，特别地有利的是压力室、通道和压力空间形成在一插入件内，所述插入件布置在轭内的容纳部内。插入件可例如由与轭不同的材料制成。在此，插入件也比整个轭更容易操作，因此压力室、通道和压力空间的整体结构可简单地实现。同时，对于具有带有压力室的轭的现有的滚筒，可通过使用插入件以简单的手段改装。

优选地，压力空间通过可运动的和/或弹性的壁与填充了可压缩介质的室流体密封地分开。这提供了为压力空间相对简单地产生可变体积的可能性。例如气体可用作可压缩介质，如空气或氮气。但也可使用弹性塑料材料。通过可压缩介质，可影响壁的变形和/或运动所要求的力，由此可设定到能够实现特别好的衰减的频率。所述室也可形成在插入件中，其中壁与插入件形成为一体的部件。但室和/或壁也可用作至少一个另外的元件。壁可形成为弹性膜，但也可形成为薄的金属带或形成为复合带。

在优选的构造中，压力空间形成为环形且环形地包围压力室，或提供分别形成为环段且环形地包围压力室的多个压力空间。通过此设计，在滚筒径向方向上的空间要求保持为很小，使得轭的直径不必特别大。因此也可以在带有相对小的直径的滚筒中实现振动衰减。在此，可建议使得室总是分别比压力空间位置更靠外。即使在使用多个压力空间时，通道的长度也可保持为相对短，其中，必要时甚至所有通道长度相等。以此，得到了动态性很强的系统。

优选地，在滚筒的径向方向上并排布置了多个压力空间。在很短且因此很小的结构方式中，因此可包含有效工作的衰减器。如果压力空间至少部分地具有不同的尺寸和/或壁或可压缩介质的特性不同，则可实现调整到不同的频率。总之，因此可对于很宽的频带很有效地加以衰减。

优选地，所有压力空间的壁通过柔性软管形成为一体部件。因此，通过软管实现了压力空间和室之间的很可靠的密封。软管在此可在不同的压力空间内不同地预张紧，使得可影响系统的衰减特性。

优选地，室具有压力接头或构造为气密密封的。在两个技术方案中，例如空气或氮气的气体可用作可压缩介质。如果室具有压力接头，则也可进行衰减特征的事后匹配。相比之下，气密密封的设计的优点是可实现几乎无需维护的运行。

在一个优选实施形式中，带有至少一个调节元件的通道和/或节流位置的数量和/或横截面积和/或长度是可变的，所述调节元件例如特别地形成为液压、电气、磁性或压电调节元件。以此可使得系统能够事后调谐到个别频率。也可以的是在一定的时间段上对第一频带进行衰减，且在随后的时间段对另外的频带进行衰减。总之，衰减可最大化，从而最终延长滚筒的寿命。

在此，优选的是在滚筒外周上和/或轭上和/或压力室内布置至少一个振动传感器。借助于此振动传感器，滚筒外周的振动可被直接确定且例如用于控制调节元件。以此可实现衰减最大化。

优选地在壁上提供致动器，特别是压电元件。通过致动器可有针对性地使壁产生振动，所述振动对于由滚筒外周产生的振动起反作用。因此可实现主动振动衰减。也可以通过致动器影响壁的刚性，从而可影响衰减行为。

此任务通过前述类型的方法如下地解决，即，使压力空间、通道、节流位置和室的尺寸取决于滚筒外周的至少一个振动频率确定。

以此可保证在中间频率区域内的有效的振动衰减。在多个压力空间的情况下，衰减也可以在很宽的频带上实现。

在此，特别地优选的是将不同的压力空间和/或压力室调谐到一定的频率。总之，以此可在很宽的频带上实现衰减。

优选地，滚筒的振动通过传感器记录，且通道和/或节流位置的数量、长度和/或横截面积取决于振动而改变。因此，实现了对振动衰减的主动调节。以此可将振动衰减最大化，使得滚筒的寿命延长。

优选地，使用致动器在壁内引入振动。即不仅实现被动振动衰减，而且通过借助于致动器引入振动而进行主动振动衰减。振动衰减不再仅限制于相应地调谐的频率，而是也可以对另外的频率衰减。总之，可将衰减最大化。

附图说明

本方面在下文中根据优选实施例结合附图描述。各图为：

图1示出了经过轭的横截面；和

图2示出了带有室的压力空间的详细视图。

具体实施方式

图1在横截面中示出了带有固定的轭1和环绕的滚筒外周2的滚筒。轭1在此轴向贯穿滚筒外周2，在根据图1的图示中即从左向右贯穿。滚筒外周2借助于支撑元件3径向向外挤压。支撑元件3为此以安放侧4靠放在滚筒外周2的内侧5上。支撑元件3在其安放侧4上具有压力袋4，容纳在所述压力袋内的油用于形成安放侧4和内侧5之间的油膜。

支撑元件3用圆柱形突出7在压力室8内径向可运动地被引导。压力室8形成在插入件9内，所述插入件9被接收在轭1内的容纳部10内。压力室8与压力介质管道12通过节流位置11连接，所述压力介质管道12被向外引导通过轭1，且用于为压力室8提供以处于压力下的压力介质。

通过压力室8内的压力将支撑元件3相对于轭1的位置固定。通过提高压力室8内的压力，将支撑元件3径向向外压，且因此压靠滚筒外周2。在压力室8内的压力降低时，支撑元件3通过滚筒外周2的弹性以及压在滚筒外周2上的配对滚筒的弹性径向向内运动。在支撑元件3的突出7和压力室8的边界之间必要时可提供密封件、特别是环形密封件。

通道13从压力室8的边界壁发出，所述通道13将压力室8与压力空间14、15连接。压力空间14、15在此示例中形成为环形，且环形地包围压力室8。在此，压力空间14、15在滚筒的径向方向上并排布置。

压力空间14、15的每个通过弹性壁分别与室17、18分开。室17、18在此示例中也形成为环形，且包围压力空间14、15。壁16形成为弹性软管，所述弹性软管用作所有的压力空间和室之间的壁。

通过每个压力空间的通道13的数量和尺寸，压力空间能够以简单方式与不同的频率匹配。因此，压力空间14通过双倍于压力空间5的数量的通道与压力室8连接。当然，也可构思其他比例。

在图1中示出的实施形式中，压力空间14、15和其分别所属的室17、18分别形成为环形。也可以的是压力空间和其分别所属的室布置为环形段的部分，使得多个压力空间可位于相对于滚筒的相同径向高度上，所述压力空间可构造得不同或相同。壁16也不必一定形成为连续的壁，而是也可使每个压力空间14、15具有自身的壁。

室17、18填充以可压缩介质。在本实施例中，室17、18可通过供给管道19填充以气态介质。以此，可个别地调节室17、18内的压力，以此实现与不同振动频率的匹配。

压力室8与压力空间14、15、室17、18、壁16和通道13形成在插入件13内。为将插入件13固定在轭9内，可使用通行的固定手段。

在滚筒外周2相对于轭1振动时，也导致刚性联接在滚筒外周2上的支撑元件3振动且相对于轭1沿径向方向在压力室8内运动。以此，位于压力室8内的压力介质通过节流位置1往复移动。在节流位置11内，系统通过摩擦吸收能量。以此实现了振动衰减。节流位置11的尺寸在此对于在哪个频率下实现有效振动衰减具有大的影响。如果节流位置11过小，则仅少量油可通过节流位置，使得压力室内的压力介质起弹簧作用，其中节流位置仅具有低的衰减效果。如果节流位置过宽，则通过节流位置所导致的流动阻力也低，使得仅可实现小的衰减。因此，仅通过节流位置11不实现有效的衰减。

振动衰减的改进借助于通过弹性壁16与室17、18分开的另外的压力空间14、15实现。压力空间14、15由于壁的弹性变形而具有可变体积。压力空间14、15相互气密密封地分开，但其中存在通过管道13与压力室8的连接。带有相应的室17、18和壁16的压力空间14、15的每个因此可个别地调谐到一定的频率。

压力空间14、15与室17、18和通道13共同起到“赫姆霍兹谐振器”的作用，以之可有效地衰减滚筒外周2的振动以及布置在压力室8内的压力介质的压力脉动。位于通道13和压力空间14、15内的压力介质在此限定了振动系统的质量。通过壁16的弹性以及布置在室17、18内的介质的可压缩性的组合限定了弹簧弹性。带有室17、18、弹性壁16以及通道13的压力空间14、15因此形成了脉动衰减器，其中通过对压力空间体积、壁以及通道13的构造和尺寸的特征数据的调节，可实现对于一定频率的调谐。在多个压力空间14、15时，因此可在宽的频带上实现调谐。衰减特征此外也可受到壁的预应力或壁的厚度影响，以及也受到所述室中的压力影响。

在图2中图示了带有通道13和室18的压力空间15的剖面放大图，其中在压力空间15和室18之间布置了弹性壁16。在此，通道13开口到压力室8的边界壁内。压力空间15因此通过通道13与压力室8直接连接。

压力空间15形成在具有容纳部的插入件9内，所述插入件9插入在附加元件20内。附加元件20具有形成室18的空腔21。空腔21在附加元件20的朝向压力空间15的侧上具有壁16，所述壁16在此实施例中由金属带形成。壁16因此将室18与压力空间15分开。在此，在附加元件20和插入件9之间布置了至少一个密封件22。

附加元件20在背离压力空间的侧上具有接头23，通过所述接头23可将可压缩介质引入到空腔21或室18内。以此影响了壁16的可振动性。附加元件借助于仅以符号图示的固定装置27固定在插入件9内。

在壁16上安装了形成为压电陶瓷的致动器24，所述致动器24用于使壁16振动，其振动方向以箭头25、26标识。除主动引入振动外，致动器也可用于影响壁16的刚度。

通过致动器24因此可主动改变室18以及压力空间15的体积。以此可有针对性地影响由压力空间、通道、壁和室形成的脉动衰减器，且将其调谐到希望的频率。在此，可通过测量传感器测量滚筒外周以及支撑元件的振动或压力室8的压力改变，其中所述压力改变用于对脉动衰减器的调谐。

在此，必要时可另外地建议借助于调节元件影响节流位置11的尺寸、即其自由横截面。为此可使用另外的调节元件将单独的通道封闭，从而可以另外地影响衰减特征。调节元件的运动在此可取决于各个直接测得的振动而进行。调节元件的控制也可从外部进行。

每个压力空间分别与室、通道和室与压力空间之间的壁形成脉动衰减器，所述脉动衰减器可调谐到一定的频率。在此，通过提供多个分别调谐到一定频率的此类脉动衰减器，可在很宽的频带上实现衰减。通过脉动衰减器的围绕压力室的环形布置，在此很小的结构空间可足以满足要求。在此，脉动衰减器可集成在插入件内，以此例如可实现滚筒的容易的改装。

Claims (15)

1.一种滚筒、尤其是用于造纸机或纸板机的滚筒，所述滚筒带有环绕的滚筒外周和轴向贯穿所述滚筒外周的固定的轭，其中，所述滚筒外周可通过至少一个压力室内的压力径向向外加载，且所述压力室通过节流位置与压力介质管道连接，其特征在于，所述压力室(8)通过至少一个通道(13)与至少一个具有可变体积的压力空间(14、15)连接。

2.根据权利要求1所述的滚筒，其特征在于，所述压力室(8)布置在所述轭(1)内，其中，在所述压力室(8)内引导支撑元件(3)，所述支撑元件(3)可以通过所述压力室(8)内的压力以安放侧(4)压靠滚筒外周(2)。

3.根据权利要求1或2所述的滚筒，其特征在于，所述压力室(8)、通道(13)和压力空间(14、15)形成在插入件(9)内，所述插入件(9)布置在所述轭(1)内的容纳部(10)内。

4.根据权利要求1至3中一项所述的滚筒，其特征在于，所述压力空间(14、15)通过可运动和/或弹性的壁(16)与以可压缩介质填充的室(17、18)流体密封地分开。

5.根据权利要求1至4中一项所述的滚筒，其特征在于，所述压力空间(14、15)形成为环状且所述压力室(8)被环状包围，或提供多个形成为环段且环状地包围所述压力室(8)的压力空间(14、15)。

6.根据权利要求1至5中一项所述的滚筒，其特征在于，多个压力空间(14、15)在滚筒的径向方向上并排布置。

7.根据权利要求1至6中一项所述的滚筒，其特征在于，所有压力空间(14、15)的滚筒(16)通过柔性软管形成为一体部件。

8.根据权利要求1至7中一项所述的滚筒，其特征在于，室(17、18)具有接头(23)或气密密封地形成。

9.根据权利要求1至8中一项所述的滚筒，其特征在于，带有至少一个调节元件的通道(13)和/或节流位置(11)的数量和/或横截面积和/或长度是可变的，所述调节元件尤其是构造为液压、电气、磁性或压电调节元件。

10.根据权利要求1至9中一项所述的滚筒，其特征在于，至少一个振动传感器布置在所述滚筒外周(2)上和/或所述轭(1)上和/或所述压力室(8)内。

11.根据权利要求1至10中一项所述的滚筒，其特征在于，在所述壁(16)上设有致动器(24)、尤其是压电元件。

12.一种用于衰减根据权利要求1至11中一项所述的滚筒的振动的方法，其特征在于，所述压力空间、通道、节流位置和室的尺寸取决于所述滚筒外周的至少一个振动频率确定。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，不同的压力空间和/或室被调谐到不同的频率。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述滚筒的振动通过传感器记录，且通道和/或节流位置的数量、量和/或横截面积取决于振动而改变。

15.根据权利要求12至14中一项所述的方法，其特征在于，以致动器在壁内引入振动。

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