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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schwingungssteuerung in einem
Papierkalander und insbesondere die Steuerung von Schwingungen,
die zu Querstreifigkeit in einem Papierkalander führen.
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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 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.
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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 Dickteveränderungen
zurücklassen, die
schnell Anlass zu neuer Querstreifigkeit geben.
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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 Einstellbarkeit aufweisen, um auf die feine
Art des Querstreifigkeitsphänomens
zu reagieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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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 elastischen Werkstoff zusammenzudrücken, wodurch
seine Federkonstante verändert
wird.
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Bei
einer alternativen Anordnung zur Veränderung der Federkonstante
bei dem dynamischen Vibrationsabsorber dieser Erfindung wird ein
entweder innerhalb oder außerhalb
des Walzenmantels angeordnetes Hydraulik- oder 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.
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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.
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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.
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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.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer Kalanderwalze mit einem innen angebrachten dynamischen Vibrationsabsorber,
wobei die Federkonstante einstellbar ist.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer Kalanderwalze mit einem intern angebrachten Schwingungsabsorber,
wobei die Sekundärmasse
einstellbar ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden an Hand der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung ersichtlich, wenn diese in Zusammenhang
mit den dazugehörigen
Zeichnungen gebracht wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine teilweise Seitenquerschnittsansicht der Kalanderwalze mit dem
eingebauten dynamischen Schwingungsdämpfer dieser Erfindung.
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2 ist
eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform
des dynamischen Schwingungsdämpfers
dieser Erfindung.
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3 ist
eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer weiteren alternativen
Ausführungsform des
dynamischen Schwingungsdämpfers
dieser Erfindung.
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4 ist
eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer weiteren alternativen
Ausführungsform des
dynamischen Schwingungsdämpfers
dieser Erfindung.
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5 ist
eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer weiteren alternativen
Ausführungsform des
dynamischen Schwingungsdämpfers
dieser Erfindung.
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6 ist
eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer weiteren alternativen
Ausführungsform des
dynamischen Schwingungsdämpfers
dieser Erfindung.
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7 ist
eine Seitenaufrissansicht eines Superkalanders mit Walzen, bei denen
der dynamische Schwingungsdämpfer
dieser Erfindung verwendet wird.
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8 ist
eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer weiteren alternativen
Ausführungsform des
dynamischen Schwingungsdämpfers
dieser Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme insbesondere auf 1-8,
wobei sich gleiche Nummern auf ähnliche
Teile beziehen, ist eine Kalanderwalze 20, die einen dynamischen
Schwingungsdämpfer 22 enthält, in 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 viskoelastischen Ring 2 und einem zweiten visko-elastischen Ring 34.
Die hutförmigen
Massen 26, 28 weisen kegelige 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 40 auf,
die auf verjüngten
Innenseiten 42 der viskoelastischen 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.
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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 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 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.
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In 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 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 jedem Ende als Spiegelbilder angeordnete dynamische Schwingungsdämpfer 58 verwendet.
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In 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 kegelstumpfförmige
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.
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In 4 ist
ein in einer Walze 90 installierter dynamischer Schwingungsdämpfer 88 einer
weiteren alternativen Ausführungsform
veranschaulicht. Die Anordnung des in 4 veranschaulichten
Dämpfers
ist im Grunde mit dem in 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 viskoelastischen
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 Ringes 32, 34 sogar dann,
wenn der Kalander in Betrieb ist.
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In 5 ist
ein in einer Walze 108 installierter dynamischer Schwingungsdämpfer 106 einer
weiteren alternativen Ausführungsform
veranschaulicht. Die in 5 veranschaulichte Anordnung
ist der in 4 dargestellten mit der Ausnahme ähnlich,
dass das Pneumatik- oder
Hydraulikstellglied 94 auf der Innenseite des Mantels 95 der
Walze angebracht ist. In 5 ist das Stellgliedgehäuse 98 direkt
fest an der zweiten hutförmigen
Masse 28 angebracht. Eine Kolbenstange 96, die
kürzer
als, ansonsten jedoch der in 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.
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In 8 ist
ein in einer Walze 220 installierter dynamischer Schwingungsdämpfer 222 einer
weiteren alternativen Ausführungsform
veranschaulicht. Die in 8 veranschaulichte Anordnung
ist der in 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 viskoelastischen 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.
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In 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 Element, ein Dämpfungselement, fügt dem System
Dämpfung
hinzu. Bei den in 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 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 viskoelastischen Mantel 126 innerhalb des Walzenmantels 122 verbunden
und positioniert, die das Feder- und Dämpfungselement des dynamischen Schwingungsdämpfers 110 ausbildet.
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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.
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Die
Walzen 20, 60, 72, 90, 108, 112 werden typischerweise
zum Beispiel eine oder mehrere Walzen in einem Superkalander 128 zur
Kalandrierung einer in 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 aufweisen,
wie in 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.
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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 4-5 und die in 6 dargestellten
Siphonmassenzugaben während
des Betriebes des Kalanders eingestellt werden. Die in 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.
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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 130 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" oder
STA bekannt ist. Solche Systeme sind von Metso Automation, Helsinki,
Finnland unter dem Handelsnamen Sensodec 6S erhältlich.
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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.
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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.
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Es
sollte verstanden werden, dass die viskoelastischen Elemente 32, 34, 66, 78 mittels
unterschiedlicher Geometrien angeordnet werden können, um den Eingriff oder
die Form zu verändern,
so dass durch die Kompression der visko-elastischen Elemente eine maximale
Variabilität
der Federkonstante erzeugt, und somit die Einstellbarkeit 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.
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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.