DE102008046150A1

DE102008046150A1 - Method for prevention of bar ring oscillations in roll gap construction of manufacturing machine for fiber course material, involves arranging lower rolls and upper rolls one above other

Info

Publication number: DE102008046150A1
Application number: DE200810046150
Authority: DE
Inventors: Jani Hakola
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Metso Paper Oy
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2009-12-17

Abstract

The method involves arranging lower rolls (1, 2.1) and upper rolls (1.1,2) one above the other. A piston of a hydraulic cylinder (7) is retained during an operation in a distance for end position in the cylinder for the prevention of bar ring oscillations. Independent claims are included for the following: (1) a calender for calendering fiber course material; and (2) a hydraulic cylinder for use in a roll gap construction of a fiber course machine to the support of the roll.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines bahnartigen Fasermaterials und betrifft die Vorbeugung von sogenannten Barring-Schwingungen in einem Walzenspalt. Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Anwendung in Kalandern.The The invention relates to the production of a web-like fiber material and relates to the prevention of so-called barring vibrations in a nip. The invention is particularly suitable for Application in calander.

Stand der TechnikState of the art

Im Walzenspalt entstehen Schwingungen und dadurch sog. Barring-Querstreifen, sobald die Eigenfrequenz der Walze und die Rotationsgeschwindigkeit der Walze synchron sind, wobei eine sich kontinuierlich verstärkende Schwingungsbewegung entstehen kann. Zum Beispiel kann dann bei Kalandern ein regelmäßiges, von Querstreifen gebildetes Muster in der Bahn entstehen. Insbesondere bei einer beschichteten Walze, wenn die Elastizität der Beschichtung die Deformation nicht ausgleichen kann, führt die Schwingung zu einer bleibenden Verformung, wobei das Profil am Radius wellig wird. Übersteigt die Welligkeit eine bestimmte Grenze, muss die Walze ausgetauscht und die Beschichtung geschliffen werden (oder erneuert werden, wenn kein Schleifaufmaß mehr vorhanden ist).in the Nip create vibrations and thus so-called barring tears, as soon as the natural frequency of the roller and the rotational speed the roller are synchronous, with a continuously amplifying Vibrational movement can arise. For example, then calendering a regular, formed by horizontal stripes Patterns arise in the web. Especially with a coated Roller, if the elasticity of the coating deformation can not compensate, the vibration leads to a lasting Deformation, where the profile becomes wavy at the radius. exceeds the ripple a certain limit, the roller must be replaced and the coating can be sanded (or renewed if no more grinding allowance is available).

Es wurde der Versuch unternommen, die Barring verursachenden Schwingungen dadurch unter Kontrolle zu bekommen, dass die Eigenfrequenz der Walze durch Änderung der Masse, Biegefestigkeit oder Stützsteifigkeit der Walze asynchron der Rotationsgeschwindigkeit angepasst wird. In einem aus mindestens drei Walzen bestehenden Walzenstapel kann die Schwingung auch durch sog. Überlappung, d. h. durch versetzte Anordnung der Achse einer Walze von der geraden Walzenspaltlinie, verhindert werden. Die Schwingung kann auch durch Ändern der Flexibilität der Abstützung beispielsweise mittels Federelementen beeinflusst werden.It An attempt was made to barring the vibrations causing it to get it under control, that the natural frequency of the Roller by changing the mass, flexural strength or support stiffness the roller is adjusted asynchronously to the rotational speed. In a roll stack consisting of at least three rolls can the oscillation also by so-called overlapping, d. H. by offset arrangement of the axis of a roll from the straight nip line, be prevented. The vibration can also be changed the flexibility of the support, for example by means of Spring elements are influenced.

Aus der Patentschrift FI 117566 geht ein Verfahren hervor, wonach die Eigenfrequenz eines Systems, das eine mit hydraulischem Stellantrieb gestützte Walze umfasst, durch Ändern der Eigenschaften des Hydrauliksystems des Stellantriebs geändert wird. Dies wird vorzugsweise durch Ändern des Volumens des Hydrauliksystems am vorteilhaftesten um mindestens 5% ausgeführt. In der Praxis wird dies mithilfe eines Wegeventils und eines Druckspeichers durchgeführt.From the patent FI 117566 For example, a method is disclosed whereby the natural frequency of a system including a hydraulic actuator-supported roller is changed by changing the characteristics of the hydraulic system of the actuator. This is preferably done by changing the volume of the hydraulic system most advantageously by at least 5%. In practice, this is done by means of a directional valve and a pressure accumulator.

Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral description of invention

Gemäß der unabhängigen Patentansprüche betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Vorbeugung von sog. Barring-Schwingungen, einen Kalander, in welchem der Schwingung erfindungsgemäß vorgebeugt wird, und einen Hydraulikzylinder zur Abstützung der Walze. Einige Ausführungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen definiert.According to the independent claims relates to the present Invention a method for the prevention of so-called. Barring vibrations, a calender, in which the vibration according to the invention prevents is, and a hydraulic cylinder for supporting the roller. Some embodiments of the invention are defined in the subclaims.

Bei dem Verfahren wird die Barring-Schwingung in einer Walzenspaltkonstruktion verhindert, die zumindest eine Unterwalze und eine Oberwalze, die übereinander angeordnet sind, umfasst, von welchen zumindest eine Walze eine biegungskompensierte Walze mit beweglichem Mantel ist. Zumindest eine der Walzen, am vorteilhaftesten lediglich die untere, ist stirnseitig mithilfe von Hydraulikzylindern abgestützt. Die andere Walze ist dann am vorteilhaftesten fest gelagert.at The method uses the barring vibration in a nip design prevents the at least one lower roller and a top roller, one above the other are arranged, of which at least one roller a Bend-compensated roll with movable jacket is. At least one of the rollers, most advantageously only the lower, is the front side supported by hydraulic cylinders. The other Roller is then stored most advantageous solid.

Im Falle der Walze mit dem beweglichen Mantel erlaubt die Lagerung eine Bewegung des Mantels hinsichtlich der Walze, wobei der Walzenspalt geschlossen und mittels des Walzenmantels belastet werden kann. Dabei wurden die Kolben der Hydraulikzylinder während des Betriebes in der oberen Endlage des Zylinders gehalten. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Kolben des Haltezylinders während des Betriebes in einem Abstand zur oberen Endlage des Zylinders gehalten. Dann ist die Steifigkeit der Abstützung geringer, als wenn sich der Kolben auf herkömmliche Weise am Ende des Zylinders durch Metall-Metall-Kontakt befinden würde. Die Schwingungsform ändert sich derart, dass auch in den Lagergehäusen Bewegung stattfindet. Die Frequenz der Schwingung ändert sich, wobei sich die Synchronisation ebenfalls ändert.in the Fall of the roller with the movable jacket allows storage a movement of the shell with respect to the roller, wherein the nip closed and can be loaded by means of the roll shell. The pistons of the hydraulic cylinders were during the Operation held in the upper end position of the cylinder. After this The method according to the invention is the piston of Holding cylinder at a distance to the operation during operation held upper end position of the cylinder. Then the stiffness the support is lower than when the piston on conventional Way at the end of the cylinder by metal-to-metal contact would. The waveform changes so that movement also takes place in the bearing housings. The Frequency of oscillation changes, whereby the synchronization also changes.

Während der Bewegung der Zylinder hält die hydraulische Belastungsregelung der Walze mit beweglichem Mantel die Walzenspaltlast konstant, wobei die Regelung nicht auf den Prozess einwirkt.While the movement of the cylinders keeps the hydraulic load regulation the movable-shell roll keeps the nip load constant, with the regulation does not affect the process.

Ein geeigneter Abstand beträgt vorzugsweise 0,5 bis 10 mm, am vorteilhaftesten 1 bis 5 mm. Der Maximalabstand wird von der größtmöglichen Bewegung des Walzenmantels bestimmt. Diese beträgt in der Regel höchstens 20 mm.One suitable distance is preferably 0.5 to 10 mm, most advantageously 1 to 5 mm. The maximum distance is determined by the maximum movement of the roll mantle certainly. This is usually at most 20 mm.

Die Walzenabstützung kann mittels des Verfahrens kontinuierlich beispielsweise mit gewünschten regelmäßigen (oder unregelmäßigen) Intervallen modifiziert werden, damit eine Synchronisierung, die zu Barring-Schwingung führt, nicht entstehen kann. Die Bewegung des Haltezylinders kann mittels eines linearen Wegsensors überwacht werden, wobei die Entfernung genau auf einen gewünschten Wert eingestellt werden und mit allen Liniendrücken gut funktionieren kann. An die Konstruktion kann auch ein Vibrationssensor angeschlossen werden und wenn durch diesen nachteilige Synchronisation festgestellt wird, wird mithilfe des Zylinders die Steifigkeit der Abstützung geändert. Die Regulierung kann automatisch erfolgen. Die Schwingungsüberwachung kann als Teil eines Zustandsüberwachungssystems hinzugefügt werden.The roll support may be continuously modified by the method, for example, at desired regular (or irregular) intervals, so that synchronization that results in barring vibration may not occur. The movement of the holding cylinder can be monitored by means of a linear displacement sensor, the distance being adjusted precisely to a desired value and functioning well with all line pressures. A vibration sensor can also be connected to the structure, and if it detects an adverse synchronization, the support stiffness is changed by means of the cylinder. The regulation can be automatic. The vibration monitoring can be added as part of a condition monitoring system.

Gewisse Vorzüge des Verfahrens liegen in der Regulierbarkeit desselben in verschiedenen Situationen und in der Tatsache, dass es keine Einwirkungen auf den Kalandrierungsprozess hat. Das Verfahren lässt sich leicht umsetzen, insbesondere wenn die Abstützung einer der beiden Walzen ohnehin mittels Hydraulikzylindern ausgeführt wird. Das Verfahren kann mit relativ geringen Modifikationen auch in bereits vorhandenen Konstruktionen umgesetzt werden, die eine Hydraulikzylinderabstützung und eine Walze mit beweglichem Mantel umfassen.Certain Advantages of the method lie in its controllability in different situations and in the fact that there is no Has an impact on the calendering process. The procedure leaves easy to implement, especially if the support one of the two rollers executed anyway by means of hydraulic cylinders becomes. The process can be done with relatively minor modifications as well be implemented in existing constructions that have a Hydraulic cylinder support and a roller with movable Coat include.

Das Verfahren eignet sich sehr gut zur Anwendung in einem Kalander, insbesondere in einem solchen Kalander, in welchem die biegungsregulierte Walze eine weiche Walze ist. Für eine solche Walze ist die Barring-Schwingung besonders schädlich, da die Walze in relativ kurzen Abständen ausgewechselt werden muss. Eine solche Walze weist vor allem Schwingungen auf, durch die sich der Mantel in Bezug auf die Achse bewegt.The Method is very suitable for use in a calender, in particular in such a calender, in which the deflection-controlled roll a soft roller is. For such a roller is the barring vibration especially harmful, since the roller in relatively short intervals must be replaced. Such a roller mainly has vibrations through which the mantle moves with respect to the axis.

Gerade im Kalanderbetrieb besteht ein Vorteil des Verfahrens auch darin, dass es in einem von zwei Walzen gebildeten Walzenwerk und an den unteren bzw. oberen Walzen in einem Mehrwalzenkalander, in dem die Walze nicht versetzt angeordnet werden kann, zur Anwendung geeignet ist.Just in calendering, one advantage of the method is also that that it is in a roll formed by two rolls and on the lower or upper rolls in a Mehrwalzenkalander in which the Roller can not be staggered, suitable for use is.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Hydraulikzylinders zur Abstützung der Walze, welcher Zylinder in der Hydraulikflüssigkeitskammer eine vom Kolbenende getrennte Druckgaskammer aufweist, die von der Hydraulikflüssigkeitskammer mittels einer flexiblen Membrane getrennt ist und deren Druck höher liegt als die der Hydraulikflüssigkeitskammer. Ist die Gaskammer drucklos, wird die Flexibilität von der Kompressibilität der Hydraulikflüssigkeit bestimmt. Ist die Gaskammer druckbeaufschlagt, wird die Steifigkeit von der Kompressibilität des Gases bestimmt. Die Flexibilität des Zylinders kann also mithilfe des Gasdrucks reguliert werden. Der Zylinder wird am vorteil haftesten derart eingesetzt, dass der Kolben nicht bis zur Endlage im Zylinder gefahren wird. Die Druckgaskammer wird am vorteilhaftesten durch Trennung mittels einer Membrane am Zylinderboden gebildet. Demnach ist, wenn die Gaskammer drucklos ist, eine Konstruktion am vorteilhaftesten, in der die Membrane dann am Zylinderende anliegt.The The invention also relates to the use of a hydraulic cylinder for supporting the roller, which cylinder in the hydraulic fluid chamber a From the piston end separate compressed gas chamber, by means of the hydraulic fluid chamber a flexible membrane is separated and their pressure higher is the hydraulic fluid chamber. Is the Gas chamber depressurized, the flexibility of the compressibility the hydraulic fluid determined. Is the gas chamber pressurized, The stiffness of the compressibility of the gas certainly. So the flexibility of the cylinder can help be regulated by the gas pressure. The cylinder is the most advantageous used so that the piston is not up to the end position in the cylinder is driven. The compressed gas chamber is most advantageous Separation by means of a membrane formed on the cylinder bottom. Therefore if the gas chamber is depressurized, a construction is most advantageous, in which the membrane then rests on the cylinder end.

Zeichnungendrawings

Die beigefügten Zeichnungen sind Bestandteil der schriftlichen Beschreibung der Erfindung und beziehen sich auf die detaillierte Beschreibung gewisser, im Folgenden dargestellter Ausführungsformen der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen 1 einen Zweiwalzenkalander seitlich der Walzen aus gesehen, 2 eine Kalanderanordnung mit zwei nacheinander folgenden Zweiwalzenkalandern von der Stirnseite der Walzen aus gesehen, 3 einen Mehrwalzenkalander von der Stirnseite der Walzen aus gesehen und 4 einen zur Abstützung der Walze eingesetzten Hydraulikzylinder.The accompanying drawings are incorporated in and constitute a part of the written description of the invention, with reference to the detailed description of certain embodiments of the invention set forth below. In the drawings show 1 a two-roll calender seen from the side of the rolls, 2 a calender arrangement with two successive two-roll calenders viewed from the front of the rolls, 3 a Mehrwalzenkalander seen from the front side of the rollers and 4 a hydraulic cylinder used to support the roller.

Detaillierte Beschreibung einiger Ausführungsformen der ErfindungDetailed description some embodiments of the invention

Die Kalanderkonstruktion nach 1 umfasst eine weiche biegungskompensierte Walze 1 mit beweglichem Mantel und eine auf dieser angeordnete harte Thermo walze 2, die einen Walzenspalt bilden, durch den die zu kalandrierende Bahn w geführt wird.The calender construction after 1 includes a soft bend-compensated roller 1 with a movable jacket and arranged on this hard thermal roller 2 which form a nip through which the web w to be calendered is guided.

Die biegungskompensierte Walze 1 weist eine stationäre Achse 3 auf, an der ein rotierbarer Mantel 5 auf hydraulischen Gleitschuhen 4 angeordnet ist. Der Mantel 5 ist an seinen Enden mittels hydraulischer Lagerungen 6 an der Achse gelagert, welche eine Verschiebung des Mantels in Vertikalrichtung ermöglichen (siehe z. B. FI 79177 ).The bend-compensated roller 1 has a stationary axis 3 on, on the a rotatable coat 5 on hydraulic sliding shoes 4 is arranged. The coat 5 is at its ends by means of hydraulic bearings 6 mounted on the axle, which allow a displacement of the jacket in the vertical direction (see, for. FI 79177 ).

Die harte Walze 2 ist verhältnismäßig starr und fest am Rahmen des Kalanders gelagert.The hard roller 2 is relatively rigid and firmly mounted on the frame of the calender.

Die biegungskompensierte Walze 1 ist an den Enden der Achse 3 mittels Hydraulikzylindern 7 abgestützt. Während des Betriebes bewegt sich der Kolben 8 des Zylinders 7 nicht bis zur oberen Endlage des Zylinders, sondern bleibt in einem kleinen Abstand v von beispielsweise 1 bis 5 mm davon entfernt. So weist die Abstützung eine geringere Steifigkeit auf. Der Abstand kann so reguliert werden, dass die Schwingungen asynchron mit der Rotation der Walze stattfinden.The bend-compensated roller 1 is at the ends of the axle 3 by means of hydraulic cylinders 7 supported. During operation, the piston moves 8th of the cylinder 7 not up to the upper end position of the cylinder, but remains at a small distance v, for example, 1 to 5 mm away from it. Thus, the support has a lower rigidity. The distance can be regulated so that the vibrations take place asynchronously with the rotation of the roller.

Die Regelung der Position des Kolbens 8 kann derart umgesetzt werden, dass die Position des Kolbens mittels eines linearen Wegsensors kontrolliert wird, wobei der Kolben stets genau auf der gewünschten Distanz von der Endlage im Zylinder gehalten werden kann. Die Distanz kann kontinuierlich in regelmäßigen oder unregelmäßigen (z. B. etwa alle 24 Stunden) Abständen oder immer dann, wenn eine Synchronbildung im Entstehen ist variiert werden.The regulation of the position of the piston 8th can be implemented such that the position of the piston is controlled by means of a linear displacement sensor, wherein the piston can always be kept exactly at the desired distance from the end position in the cylinder. The distance can be varied continuously at regular or irregular intervals (eg every 24 hours) or whenever a synchronous formation is in progress.

In 2 ist ein Kalander mit zwei Walzenspalten dargestellt, wobei zuerst ein Walzenspalt nach 1 und danach ein Walzenspalt dargestellt ist, worin die Thermowalze 2.1 in unterer Position und die weiche biegungskompensierte Walze 1.1 auf derselben fest gelagert angeordnet ist. So wird die Bahn w auf beiden Seiten kalandriert. Im zweiten Walzenspalt ist die Thermowalze T mittels Hydraulikzylindern 7 auf entsprechende Weise wie die biegungskompensierte Walze im ersten Walzenspalt abgestützt, wobei die Schwingung auf entsprechende Weise reguliert werden kann.In 2 a calender with two nips is shown, with first a nip to 1 and thereafter a nip is shown, wherein the thermo roll 2.1 in lower position and the soft bend-compensated roller 1.1 is mounted on the same fixed. Thus, the web w is calendered on both sides. In the second nip, the thermo roll T is Hydraulikzylin countries 7 supported in a corresponding manner as the deflection-compensated roller in the first nip, wherein the vibration can be regulated in a corresponding manner.

In 3 ist ein Mehrwalzenkalander dargestellt, wobei die untere Walze 1.2 und die obere Walze 1.3 weiche, biegungskompensierte Walzen mit beweglichem Mantel sind, welche die entsprechenden Walzenspalte mit der unteren Thermowalze 2.2 und der oberen Thermowalze 2.3 bilden. Hierbei kann die untere Walze oder die obere Thermowalze mittels eines Hydraulikzylinders 7 zur Dämpfung der Barring-Schwingung abgestützt sein.In 3 a Mehrwalzenkalander is shown, wherein the lower roller 1.2 and the upper roller 1.3 soft, deflection-compensated rolls with movable mantle are the corresponding nips with the lower thermo roll 2.2 and the upper thermo roll 2.3 form. Here, the lower roll or the upper thermo roll by means of a hydraulic cylinder 7 be supported for damping the barring vibration.

In dem zur Abstützung der Walze eingesetzten Hydraulikzylinder 7.1 nach 4 ist die Flexibilität der Abstützung noch dadurch gesteigert worden, dass am Bo den der Ölkammer 9 unterhalb des Kolbens 8.1 eine flache Luftkammer 11 vorgesehen ist, die mittels einer Metallmembran (z. B. ca. 0,5 mm) 10 abgetrennt ist. Die Membran ist zum Zylinder hin mittels O-Ringen 12 abgedichtet. Mittels eines Druckerreglers 13 wird der Druck in der Luftkammer etwas über dem Druck der Ölkammer gehalten. So fällt die Luftkammer nicht zusammen und die Elastizität bleibt bei allen Drücken erhalten. Der Druckunterschied zwischen den Kammern wird auf die Metallmembrane übertragen. Dies hat keinen Einfluss auf die Leistung des Zylinders, wenn der Öldruck konstant bleibt.In the hydraulic cylinder used to support the roller 7.1 to 4 the flexibility of the support has been increased by the fact that at the Bo the oil chamber 9 below the piston 8.1 a shallow air chamber 11 is provided, which by means of a metal membrane (eg., About 0.5 mm) 10 is separated. The membrane is towards the cylinder by means of O-rings 12 sealed. By means of a printer controller 13 the pressure in the air chamber is kept slightly above the pressure of the oil chamber. So the air chamber does not collapse and the elasticity remains at all pressures. The pressure difference between the chambers is transferred to the metal membrane. This does not affect the performance of the cylinder when the oil pressure remains constant.

Auf Wunsch kann der Druck aus der Luftkammer 11 entfernt werden, wobei die Membran 10 am Boden des Zylinders anliegt und die Steifigkeit durch die Ölkammer bestimmt wird.On request, the pressure from the air chamber 11 be removed, with the membrane 10 rests on the bottom of the cylinder and the rigidity is determined by the oil chamber.

Auch muss die Luftkammer 11 mit einer Versorgungsleitung ausrüstet werden, wenn die Befürchtung besteht, dass im Laufe der Zeit Luft austritt. Der Luftdruck kann hier schließlich einige hundert Bar betragen. Die Luftzufuhr kann automatisch erfolgen.Also, the air chamber needs 11 be equipped with a supply line, if there is a fear that air will leak over time. The air pressure can finally be several hundred bars here. The air supply can be automatic.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- FI 117566 [0004]
- FI 79177 [0017]

Claims

Method for preventing so-called barring vibrations in a nip construction of a production machine for fiber web material, comprising at least one lower roller ( 1 . 2.1 ) and an upper roller ( 2 . 1.1 ) are arranged one above the other, of which at least one roll comprises a deflection-compensated roll with movable shell and at least the lower of the rolls at their ends by means of hydraulic cylinders ( 7 . 7.1 ), characterized in that the piston ( 8th . 8.1 ) of the hydraulic cylinder ( 7 . 7.1 ) is maintained during operation at a distance from the end position in the cylinder to prevent barring vibrations.

Method according to claim 1, wherein the piston ( 8th . 8.1 ) is held at a distance of 0.5 to 10 mm to the end position in the cylinder.

Method according to claim 1 or 2, wherein the distance is varied during operation.

Calender for calendering fibrous web material, comprising at least one lower roll ( 1 . 2.1 ) and an upper roller ( 2 . 1.1 ), which are arranged one above the other, of which at least one roller a deflection-compensated roller ( 1 . 1.1 ) with a movable jacket and at least the lower of the rollers ( 1 . 2.1 ) at their ends by means of hydraulic cylinders ( 7 . 7.1 ), characterized in that the piston ( 8th . 8.1 ) of the hydraulic cylinder ( 7 . 7.1 ) is held during operation at a distance from the end position in the cylinder to prevent barring vibrations.

Two-roll calender according to claim 4.

Mehrwalzenkalander according to claim 4, wherein the means a hydraulic cylinder supported roller an upper or a lower roller is.

Calender according to one of claims 4 to 6, wherein the deflection-compensated roll is a soft roll.

Use of a hydraulic cylinder in a nip construction of a fiber web machine for supporting the roll, wherein the hydraulic cylinder ( 7.1 ) in the hydraulic fluid chamber ( 9 ) one from the piston ( 8.1 ) separate pressurized gas chamber ( 11 ) of the hydraulic fluid chamber by means of a flexible membrane ( 10 ) is separated, and wherein the pressure of the pressure gas chamber is higher than that of the hydraulic fluid chamber.