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Die
Erfindung betrifft eine Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung
und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn,
in der die Faserstoffbahn zusammen mit einem Trockensieb um wenigstens
einen Trockenzylinder und eine diesem benachbarte Saugumlenkwalze
geführt und der rotierenden Saugumlenkwalze ein mit dieser
in Berührung stehender nicht rotierender Stabilisator,
insbesondere Hochvakuum-Stabilisator, zugeordnet ist, um den Bahnlauf
im Bereich zwischen dem Trockenzylinder und der Saugumlenkwalze
zu stabilisieren.
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Zur
Stabilisierung des Bahnlaufs der Faserstoffbahn in der Trockenpartie
werden Stabilisatoren eingesetzt, die dafür sorgen, dass
die Bahn auf dem Trockensieb faltenfrei von einem jeweiligen vorangehenden
Trockenzylinder zur nachfolgenden Saugumlenkwalze und/oder von der
Saugumlenkwalze zu einem nachfolgenden Zylinder transportiert wird.
Dabei können insbesondere sogenannte Duostabilisatoren vorgesehen
sein, die einer zwischen zwei Trockenzylindern vorgesehenen Saugumlenkwalze
zugeordnet sind und sowohl der Stabilisierung des Bahnlaufs zwischen
dem vorangehenden Trockenzylinder und der Saugumlenkwalze als auch
der Stabilisierung des Bahnlaufs zwischen der Saugumlenkwalze und dem
nachfolgenden Trockenzylinder dienen. Dabei ist der Einbauraum für
den Stabilisator begrenzt durch die Geometrie zwischen den Trockenzylindern und
der Saugumlenk- oder Stabilisatorwalze.
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Der
Stabilisatorkörper steht normalerweise über Dichtelemente
insbesondere Dichtklingen mit der Saugumlenkwalze in Berührung.
Aufgrund die ser Kopplung regt die Saugumlenkwalze den Stabilisator mit
der eigenen Drehfrequenz an. Liegt die Drehfrequenz der Walze im
Bereich der Eigenfrequenz des Stabilisators, so kommt es zu Resonanzschwingungen.
Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, ist es zwingend
notwendig, solche Resonanzschwingungen des Stabilisators zu vermeiden.
Dazu wird der Stabilisatorkörper bisher regelmäßig
so ausgelegt, dass die erste Eigenfrequenz des Stabilisatorsystems
in einen bestimmten Abstand oberhalb der höchsten Anregungsfrequenz
liegt. Für die erzielbare Steifigkeit und die sich ergebenden
Eigenfrequenzen des Stabilisatorsystems ist hierbei die Gestaltung des
Querschnitts des Stabilisatorkörpers wesentlich. Insbesondere
dann, wenn solche Stabilisatoren in breitere Maschinen mit Saugumlenk-
oder Stabilisatorwalzen kleineren Durchmessers eingebaut werden
sollen, ist es nicht mehr möglich, die Stabilisatoren mit
ausreichend hoher Eigenfrequenz in die vorgegebene Geometrie zu
integrieren.
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Bisher
wurden für entsprechende Umbauten zum Einsatz von Stabilisatoren
größere Walzen angeboten, was nun aber die Wirtschaftlichkeit
erheblich verschlechtert.
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Aus
der
DE 10 2006
049 027 A1 ist bereits ein einen Schaberbalken, ein Klingenhalter
sowie eine Schaberklinge umfassendes Schabersystem bekannt, bei
dem dem Schaberbalken eine Zusatzmasse zugeordnet ist, die federnd,
pendelnd oder schwimmend an den Schaberbalken angeschlossen ist.
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In
der
DE 103 28 557
A1 ist eine Walze beschrieben, in deren Zentralbohrung
ein exzentrisch angeordnetes Ausgleichsgewicht vorgesehen ist, das
bezüglich seiner Masse und/oder Winkellage und/oder bezüglich
seines radialen Abstands zur Mittelachse der Wage einstellbar ist.
Dabei kann zwischen dem Walzenkörper und dem Ausgleichsgewicht
ein Schwingungsdämpfungselement vorgesehen sein.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Trockenpartie
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die zuvor erwähnten Nachteile
beseitigt sind. Dabei soll auf möglichst einfache und wirtschaftliche
Weise insbesondere sichergestellt sein, dass die Empfindlichkeit
des Stabilisators gegenüber fremd erregten Schwingungen
auf ein Minimum reduziert wird.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe dadurch gelöst, dass dem mit der rotierenden
Saugumlenkwalze in Berührung stehenden nicht rotierenden Stabilisator
wenigstens eine Zusatzmasse zugeordnet ist, die mit dem Stabilisator
federnd und/oder pendelnd und/oder schwimmend gekoppelt ist.
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Aufgrund
dieser Ausbildung besteht nun die Möglichkeit, durch eine
entsprechende Abstimmung des den Stabilisator und die Zusatzmasse
umfassenden Mehrmassen-Schwingungssystems die Empfindlichkeit des
Stabilisators gegenüber fremd erregten Schwingungen zu
minimieren, ohne dass dazu eine Abwandlung der restlichen Trockenpartie
wie beispielsweise der Einsatz größerer Walzen
erforderlich wäre. Nachdem der Stabilisator mit zugeordneter Zusatzmasse
problemlos in die bereits vorhandenen Einbauräume integriert
werden kann, ist eine hohe Wirtschaftlichkeit gewährleistet.
Durch eine entsprechende Abstimmung des Mehrmassen-Schwingungssystems
ist ein sicherer Betrieb auch unter Einfluss anregender Frequenzen
im Bereich der ersten Eigenfrequenz eines im übrigen auf
herkömmliche Weise ausgelegten Systems möglich.
Es kann nunmehr insbesondere jede vorhandene Eigenfrequenz des Stabilisators
gezielt beeinflusst werden, wodurch die bisher vorhandenen Limitierungen bezüglich
der Maschinenbreite in Maschinengeschwindigkeit entfallen, ohne
dass im Resonanzbereich zusätzlich Bauraum benötigt
wird. Überdies kann das resultierende Gesamtsystem bei
gleicher Schwingungsanfälligkeit im gleichen Geschwindigkeitsbereich
und bei gleicher Maschinenbreite im Vergleich zu herkömmlich
ausgelegten Systemen im Querschnitt deutlich kleiner ausgeführt
werden, wodurch in großem Umfang Bauraum eingespart wird.
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Wie
bereits erwähnt, kann der Stabilisator insbesondere einer
zwischen zwei Trockenzylindern vorgesehenen Saugumlenkwalze zugeordnet
und als Duostabilisator vorgesehen sein, um den Bahnlauf sowohl
im Bereich zwischen dem der Saugumlenkwalze in Bahnlaufrichtung
betrachtet vorangehenden Trockenzylinder und der Saugumlenkwalze
als auch im Bereich zwischen der Saugumlenkwalze und dem nachfolgenden
Trockenzylinder zu stabilisieren.
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Die
Saugumlenkwalze ist bevorzugt über den Stabilisator mit
Vakuum beaufschlagt.
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Die
Zusatzmasse kann innerhalb oder außerhalb des Stabilisators
angeordnet sein. Sind mehrere Zusatzmassen vorgesehen, so können
beispielsweise sämtliche Zusatzmassen innerhalb oder sämtliche
Zusatzmassen außerhalb des Stabilisators angeordnet sein.
Denkbar ist jedoch auch, einen Teil der Zusatzmassen innerhalb und
einen Teil der Zusatzmassen außerhalb des Stabilisators
anzuordnen.
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Insbesondere
in dem Fall, dass die Saugumlenkwalze über den Stabilisator
mit Vakuum beaufschlagt wird, kann der Stabilisator über
Dichtelemente, insbesondere Dichtklingen, mit der Saugumlenkwalze
in Berührung stehen.
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Bevorzugt
ist die Zusatzmasse über ein Feder- oder ein Feder-Dämpfersystem
mit dem Stabilisator gekoppelt. Vorteilhafterweise ist die Zusatzmasse
ausschließlich über dieses Feder- bzw. Feder-Dämpfersystem
mit dem Stabilisator gekoppelt. Die Aufhängung kann also
zumindest teilweise selbst das Feder- bzw. Feder-Dämpfersystem
bilden oder zusätzlich zu einem solchen Feder-Dämpfersystem vorgesehen
sein, wobei es im letzteren Fall selbst nicht zwingend federnd bzw.
federnd und dämpfend ausgeführt sein muss. Grundsätzlich
ist jedoch auch hier wieder eine federnde bzw. federnde und dämpfende
Aufhängung denkbar.
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Unter
einem Feder-Dämpfersystem ist ein System zu verstehen,
das sowohl eine federnde als auch eine dämpfende Wirkung
beim Schwingen der Zusatzmasse bewirkt.
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Zweckmäßigerweise
sind die Komponenten des den Stabilisator und die insbesondere über
ein Feder- oder Feder-Dämpfersystem mit diesem gekoppelte
Zusatzmasse umfassenden Mehrmassen-Schwingungssystems so abgestimmt,
dass die Schwingungsanfälligkeit dieses Mehrmassen-Schwingungssystems
im insbesondere durch die Drehzahl der Saugumlenkwalze bestimmten
kritischen Frequenzbereich auf ein Minimum reduziert ist.
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Die
Zusatzmasse erstreckt sich vorteilhafterweise über die
gesamte Länge des Stabilisators. In bestimmten Fällen
kann sie sich jedoch lediglich über einen Teil der Stabilisatorlänge
erstrecken. Von Vorteil ist insbesondere, wenn die Zuatzmasse sich
zumindest im Wesentlichen parallel zum Stabilisator erstreckt.
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Der
Schwerpunkt der Zusatzmasse bzw. der gemeinsame Schwerpunkt der
Zusatzmassen liegt bevorzugt in der Mitte des Stabilisators.
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Von
Vorteil ist insbesondere auch, wenn die Zusatzmasse bzw. die Zusatzmassen
insgesamt in der Größenordnung von etwa 5 bis
etwa 10 der Gesamtmasse des Stabilisators liegen.
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Die
Zusatzmasse kann über das Feder- bzw. Feder-Dämpfersystem
und/oder über eine Aufhängung (28) an
dem Stabilisator aufgehängt sein, wobei die Zusatzmasse
vorzugsweise ausschließlich über die zumindest
in diesem Fall selbst federnde oder federnde und dämpfende
Aufhängung mit dem Stabilisator gekoppelt ist. Die Aufhängung
kann also zumindest teilweise selbst das Feder- bzw. Feder- und Dämpfersystem
bilden oder zusätzlich zu einem Feder- bzw. Feder-Dämpfersystem
vorgesehen sein. Im letzteren Fall braucht die Aufhängung
nicht selbst federnd bzw. federnd und dämpfend sein. Grundsätzlich
ist jedoch auch hier eine federnde bzw. federnde und dämpfende
Ausführung der Aufhängung denkbar, wobei diese
beispielsweise auch nur eine dämpfende Wirkung besitzen
kann.
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Dabei
kann die Zusatzmasse grundsätzlich wieder innerhalb und/oder
außerhalb des Stabilisators vorgesehen sein.
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Da
die eingangs erwähnten Schwingungsprobleme mit steigender
Maschinen- oder Bahnlaufgeschwindigkeit zunehmen, wird das erfindungsgemäße
Mehrmassen-Schwingungssystem bevorzugt bei Maschinen- oder Bahnlaufgeschwindigkeiten > 1400 m/min und vorzugsweise > 1500 m/min eingesetzt.
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Besonders
vorteilhaft wirkt sich das erfindungsgemäße Mehrmassen-Schwingungssystem bei
schlanken, langen Bauteilen aus. Gemäß einer bevorzugten
praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Trockenpartie ist das den Schlankheitsgrad definierende Verhältnis
zwischen der Länge und der kleinsten, auf mittlerer Höhe
gemessenen Breite des Stabilisators > 10, insbesondere > 11 und vorzugsweise > 12.
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Zweckmäßigerweise
sollte das Verhältnis zwischen der Länge und der
kleinsten, auf mittlerer Höhe gemessenen Breite des Stabilisators ≤ 18,
vorzugsweise ≤ 15 sein.
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Das
resultierende Stabilisatorsystem besitzt im Frequenzbereich der
ersten Eigenfrequenz also nicht mehr wie bisher die Eigenschaften
eines Einmassenschwingers, sondern die eines Mehrmassen-Schwingers,
insbesondere Zweimassen-Schwingers. Erreicht wird dies dadurch,
dass dem Stabilisator wenigstens eine definierte Zusatzmasse zugeordnet
wird. Die Masse des Stabilisators sowie die Zusatzmasse werden insbesondere über Feder-
und vorzugsweise Dämpfungselemente derart miteinander gekoppelt,
dass sich durch Abstimmung der Komponenten eine starke Verringerung
der Schwingungsanfälligkeit im kritischen Frequenzbereich
ergibt.
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Es
ist beispielsweise der Einsatz wenigstens einer Zusatzmasse und
wenigstens einer Feder denkbar. Zur Erzielung der optimalen Wirkung
kann beispielsweise wenigstens ein dämpfendes Element vorgesehen
sein. Bevorzugt ist die Zusatzmasse nicht in der Art einer Punktmasse
vorgesehen, sondern als Element ausgestaltet, das sich in den Dimensionen
vorzugsweise in Richtung der größten Ausdehnung
der zu dämpfenden Masse, das heißt insbesondere
des Stabilisators erstreckt.
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Der
Schwerpunkt der Zusatzmasse oder der Summe der Zusatzmassen liegt
vorzugsweise in der Mitte des Stabilisatorkörpers insbesondere
bezogen auf dessen größte Ausdehnung.
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Das
Gesamtsystem kann insbesondere so abgestimmt sein, dass vorzugsweise
die erste Biegeeigenfrequenz in Richtung der ersten Haupträgheitsachse
sowie die erste Biegefrequenz in Richtung der zweiten Trägheitsachse
beeinflusst wird.
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Die
Zusatzmasse liegt vorzugsweise in der Größenordnung
von etwa 5 bis etwa 20% der Gesamtmasse des zu bedämpfenden
Systems bzw. der Gesamtmasse des Stabilisators.
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Die
Zuatzmasse kann insbesondere über das Feder- oder Feder-Dämpfersystem
oder einen Teil davon aufgehängt sein, wobei bevorzugt
keine weiteren mechanischen Kopplungselemente vorgesehen sind.
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Alternativ
ist insbesondere auch eine Aufhängung der Zusatzmasse über
Pendelstützen zur konkreten Beeinflussung der Wirkrichtung
denkbar.
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Bevorzugt
ist die Zusatzmasse im Innern des zu beeinflussenden Körpers,
das heißt insbesondere im Innern des Stabilisators angeordnet.
Denkbar ist jedoch auch ein zumindest teilweise und vorzugsweise
vollständig außenliegendes Zusatzmassensystem,
beispielsweise mit zusätzlicher Kapselung.
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Die
Zusatzmasse kann in unterschiedlichen Formen ausgeführt
sein. So kommt beispielsweise eine Kugelform, eine Stabform, eine
Quaderform, eine Zylinderform oder die Form eines Vierecks in Betracht.
Grundsätzlich sind auch andere Formen denkbar.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert;
in dieser zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform
einer Trockenpartie mit einer zwischen zwei Trockenzylindern vorgesehenen
Saugumlenkwalze und einem diesem zugeordneten Stabilisator und
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2 eine
detailliertere, teilweise geschnittene Darstellung des Stabilisators
mit zugeordneter Zusatzmasse.
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1 zeigt
in schematischer Teildarstellung eine beispielhafte Ausführungsform
einer Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung
einer Faserstoffbahn 10, bei der es sich insbesondere um
eine Papier- oder Kartonbahn handeln kann.
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Die
Trockenpartie umfasst wenigstens eine zwischen zwei Trockenzylindern 12, 14 angeordnete Saugumlenk-
oder Stabilisatorwalze 16, der ein Stabilisator 18 zugeordnet
ist. Dabei wird die Faserstoffbahn 10 zusammen mit einem
Trockensieb 20 zunächst um den in Bahnlaufrichtung
L betrachtet vorangehenden Trockenzylinder 12, anschließend
um die Saugumlenkwalze 16 und schließlich um den nachfolgenden
Trockenzylinder 14 geführt. Dem vorangehenden
Trockenzylinder 12 kann eine Schabervorrichtung 22 zugeordnet
sein.
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Der
nicht rotierende Stabilisator 18 steht mit der rotierenden
Saugumlenkwalze 16 über Dichtelemente 24 in
Berührung bei denen es sich insbesondere um elastische
Dichtklingen handeln kann. Das Vakuum in der Saugumlenkwalze 16 kann
also insbesondere über den Stabilisator 18 aufgebracht
werden.
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Der
zwischen den beiden Trockenzylindern 12, 14 angeordnete
Stabilisator 16, bei dem es sich insbesondere um einen
Hochvakuum-Stabilisator handeln kann, ist zweckmäßigerweise
als Duostabilisator vorgesehen, um den Bahnlauf sowohl im Bereich
zwischen dem der Saugumlenkwalze 16 in Bahnlaufrichtung
L betrachtet vorangehenden Trockenzylinder 12 und der Saugumlenkwalze 16 als auch
im Bereich zwischen der Saugumlenkwalze 16 und dem nachfolgenden
Trockenzylinder 14 zu stabilisieren.
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Wie
anhand der 2 zu erkennen ist, in der der
Stabilisator in einer detaillierteren, teilweise geschnittenen Darstellung
wiedergegeben ist, ist dem mit der rotierenden Saugumlenkwalze 16 in
Berührung stehenden nicht rotierenden Stabilisator 18 eine Zusatzmasse 26 zugeordnet.
Grundsätzlich können auch mehrere Zusatzmassen
vorgesehen sein. Diese Zusatzmasse 26 kann nun federnd
und/oder pendelnd und/oder schwimmend mit dem Stabilisator 18 gekoppelt
sein. Im vorliegenden Fall ist die Zusatzmasse 26 innerhalb
des Stabilisators 18 angeordnet, über eine Aufhängung 28 pendelnd
an diesem aufgehängt und über ein mehrere Feder-Dämpferelemente 30 umfassendes
Feder-Dämpfungssystem 32 mit dem Körper
des Stabilisators 18 gekoppelt.
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Abgesehen
von der Aufhängung 28 ist die Zusatzmasse 26 im
vorliegenden Fall ausschließlich über das Feder-Dämpfersystem 32 mit
dem Stabilisator 18 gekoppelt. Es ist beispielsweise auch
eine Aufhängung der Zusatzmasse 26 über
das Feder-Dämpfersystem oder einen Teil davon denkbar.
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Die
Komponenten des den Stabilisator 18 und die insbesondere über
das Feder-Dämpfersystem 32 bzw. zusätzlich
die Aufhängung 28 mit diesem gekoppelte Zusatzmasse 26 umfassenden
Mehrmassen- Schwingungssystems können so abgestimmt sein,
dass die Schwingungsanfälligkeit dieses Mehrmassen-Schwingungssystems
im insbesondere durch die Drehzahl der Saugumlenkwalze 16 bestimmten
kritischen Frequenzbereich auf ein Minimum reduziert ist.
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Die
Zusatzmasse 26 kann sich über die gesamte Länge
oder über einen Teil der Länge des Stabilisators 18 erstrecken.
Grundsätzlich ist beispielsweise auch eine solche Ausführung
denkbar, bei der die Zusatzmasse 26 länger ist
als der Stabilisator 18.
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Wie
anhand der 2 zu erkennen ist, besitzt die
Zusatzmasse 2 im vorliegenden Fall beispielsweise eine
zylindrische Form. Sie erstreckt sich parallel zur Längsrichtung
des Stabilisators 18 und damit im vorliegenden Fall insbesondere
auch parallel zu der Saugumlenkwalze 16 und den beidem
Trockenzylindern 12, 14.
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Der
Schwerpunkt der Zusatzmasse 26 kann insbesondere in der
Mitte des Stabilisators 18 liegen.
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Die
Zusatzmasse 26 kann beispielsweise in der Größenordnung
von etwa 5 bis etwa 10% der Gesamtmasse des Stabilisators 18 liegen.
Dabei ist unter Gesamtmasse des Stabilisators 18 dessen
Masse einschließlich der Zusatzmasse 26 zu verstehen.
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Wie
anhand der 2 zu erkennen ist, ist die Zusatzmasse 26 im
vorliegenden Fall über das Feder-Dämpfersystem 32 mit
dem Stabilisator 18 gekoppelt und über eine zusätzliche
Aufhängung 28 am bzw. im Stabilisator 18 aufgehängt.
Grundsätzlich ist jedoch auch eine solche Ausführung
denkbar, bei der die Zusatzmasse 26 auch oder nur über
ein Feder-Dämpfersystem am bzw. im Stabilisator 18 aufgehängt
ist.
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Da
die eingangs erwähnten Schwingungsprobleme mit zunehmender
Maschinen- oder Bahnlaufgeschwindigkeit zunehmen, wird das erfindungsgemäße
Mehrmassen-Schwingungssystem vorteilhafterweise bei Maschinen- oder
Bahnlaufgeschwindigkeiten > 1300
m/min und vorzugsweise > 1500 m/min
eingesetzt.
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Besonders
vorteilhaft wirkt sich das erfindungsgemäße Mehrmassen-Schwingungssystem insbesondere
auch bei schlanken, langen Bauteilen der Papiermaschine aus. So
ist im vorliegenden Fall, bei dem die Zusatzmasse 16 beispielsweise
einem Stabilisator 18 zugeordnet ist, das Verhältnis
zwischen der hier quer zur Maschinenlaufrichtung gemessenen Länge
und der kleinsten, auf mittlerer Höhe gemessenen Breite
B (vgl. 1) des Stabilisators 18 vorteilhafterweise > 10 oder > 14, insbesondere > 15 und vorzugsweise > 16.
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Das
Verhältnis zwischen der Länge und der kleinsten,
auf mittlerer Höhe gemessenen Breite B des Stabilisators 18 ist
zweckmäßigerweise ≤ 30, vorzugsweise ≤ 25.
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Dabei
ist im vorliegenden Fall, wie anhand der 1 zu erkennen
ist, diese auf mittlerer Höhe gemessene Breite B des Stabilisators 18 kleiner
als der Durchmesser D der Saugumlenkwalze 16.
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Wie
sich aus der 1 ergibt, kann am oberen Ende
des Stabilisators 18 ein Einlaufdichtelement 34 vorgesehen
sein.
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- 10
- Faserstoffbahn
- 12
- Trockenzylinder
- 14
- Trockenzylinder
- 16
- Saugumlenkwalze
- 18
- Stabilisator
- 20
- Trockensieb
- 22
- Schabervorrichtung
- 24
- Dichtelement
- 26
- Zusatzmasse
- 28
- Aufhängung
- 30
- Feder-Dämpferelement
- 32
- Feder-Dämpfersystem
- 34
- Einlaufdichtelement
- B
- Breite
- D
- Durchmesser
- L
- Bahnlaufrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006049027
A1 [0005]
- - DE 10328557 A1 [0006]