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Gelochte Saugwalze für Papiermaschinen mit an ihrer Innenwand anliegendem
ortsfesten Saugkasten Die Erfindung betrifft eine gelochte Saugwalze für Papiermaschinen
mit an ihrer Innenwand anliegendem ortsfestem Saugkasten, bei der die Löcher in
einem regelmäßig sich wiederholenden Muster derart angeordnet sind, daß beim Verlassen
der Saugzone jeweils nur wenige Löcher gleichzeitig mit Luft gefüllt werden, so
daß sich eine Geräuschverminderung im hörbaren Frequenzbereich ergibt.
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Bekanntlich wird mit dem Saugkasten ein verhältnismäßig hoher Unterdruck
erzeugt, der über die Löcher im Saugwalzenmantel auf die Papierstoffschicht einwirkt,
um dem Papierstoff das Wasser zu entziehen und den Stoff zu verdichten. Je nach
ihrer Anordnung in einer Papiermaschine kann der Durchmesser solcher Saugwalzen
zwischen etwa 400 und etwa 1500 mm variieren. Die in diesen Saugwalzen vorgesehenen
Löcher sind verhältnismäßig klein; der Durchmesser dieser Löcher variiert in der
Regel zwischen etwa 25 und etwa 100 mm. Es ist weiterhin bekannt, daß beim Betrieb
der Saugwalzen starke Geräusche in einem sehr störend wirkenden Frequenzbereich
entstehen, wenn die Walzen mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 200 cm/Sek.
und darüber betrieben werden. Besonders ungünstig sind die Verhältnisse, wenn die
Saugwalzen mit den heute üblichen verhältnismäßig hohen Geschwindigkeiten betrieben
werden, die im Bereich von etwa 1000 bis 1500 cm/Sek. und darüber liegen. Es entstehen
dann außergewöhnlich starke Geräusche in Form eines hohen Tons, der so störend und
unangenehm ist, daß die Bedienungspersonen derartiger Maschinen häufig gezwungen
sind, ihre Ohren mittels Wattepfropfen od. dgl. zu schützen.
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Um hier Abhilfe zu schaffen, ist es bekannt, bei üblichen Lochmustern
in der Saugwalze die Ablaufkante der hinteren Dichtleiste durch besonders geformte
Belüftungskanäle so zu gestalten, z. B. zahnförmig auszuzacken, daß ein allmählicher
Druckausgleich erfolgt. Hiermit läßt sich jedoch das Geräusch lediglich in Grenzen
mildern.
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Es ist aber auch bekannt, die Löcher in der Saugwalze nach einem spiralförmigen
Muster so anzuordnen, daß eine Phasenverschiebung zwischen den Geräuschwellen auftritt,
die von aufeinanderfolgenden Löchern erzeugt werden. Damit läßt sich der Lärm merklich
reduzieren. Die allgemeine Anordnung der Löcher ist dabei so getroffen, daß,gegenüber
den bekannten Mustern weniger Löcher gleichzeitig mit Luft von normalem Druck gefüllt
werden, und zwar in jedem Augenblick, in dem Löcher die Saugzone verlassen. Eine
solche Saugwalze mit einem vom üblichen abweichenden Lochmuster ist auch Gegenstand
eines älteren Vorschlages. Dieser geht von den bekannten Lochmustern aus, bei denen
die einzelnen Löcher in Reihen parallel zur Walzenachse und in Kränzen entlang von
Umfangslinien oder entlang von Schraubenlinien angeordnet sind. Dabei können die
Löcher in benachbarten Kränzen auch um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt
sein. Um nun die Geräuschintensität bei solchen Walzen herabzudrücken, ist nach
dem älteren Vorschlag angegeben, daß zwischen jeder der axialen Lochreihenlinien
und der Abdichtungsleiste des Lochkastens eine derartige Neigung vorhanden ist,
daß sich eine Geräuschminderung im hörbaren Frequenzbereich ergibt. Als brauchbare
Neigung für die meisten praktischen Fälle ist eine solche angegeben, die im Bogenmaß
zwischen 1 und 6 rad liegt. Bei der Bestimmung des geeigneten Winkels wird von einer
bestimmten Walzengeschwindigkeit und einem bestimmten Abstand zwischen den auf der
gleichen achsparallelen Linie benachbarten Löchern ausgegangen.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst weitgehende Unterbindung der
Geräusche zu erzielen, und zwar möglichst unabhängig von der Walzenumfangsgeschwindigkeit.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß innerhalb
eines um den Mittelpunkt eines jeden Loches gezogenen Kreises mit dem Radius
drei weitere Löcher vorhanden sind, deren in Umfangsrichtung gemessenen Abstände
von dem ersten Loch das Einfache, Zweifache bzw. das Dreifache des Grundabstandes
beträgt, worin c die Schallgeschwindigkeit in cm/Sek., h -die Lochtiefe (Wandstärke)
in cm und s", diejenige Walzenumfangsgeschwindigkeit ist, bei der die erste Geräuschauslöschung
eintritt, und die einen Wert zwischen 50 und 750, vorzugsweise 200 und 400 cm/ Sek.
aufweist, und daß diese vier das Grundelement des Lochmusters der Walze bildenden
Löcher die Ecken eines Parallelogramms bilden, bei dem das um den einfachen Grundabstand
d2 von dem ersten Loch in Umfangsrichtung entfernt liegende zweite Loch den größten
Mittenabstand von dem ersten Loch aufweist.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, jeweils zwei nach
der erfindungsgemäßen Lehre angeordnete Löcher zusammenwirken zu lassen, daß sie
einmal als punktförmige Schallquelle angesehen werden können und zum anderen bei
einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit eine um 180° verschobene Phasenlage besitzen.
Maßgeblich für die spezielle Umfangsgeschwindigkeit, bei der die Auslöschung des
Schalls erfolgt, ist unter anderem der in Umfangsrichtung gemessene Abstand dieser
beiden Löcher. Je kleiner dieser Abstand ist, um so niedriger ist diese Umfangsgeschwindigkeit,
bei der Auslöschung erfolgt. Maßgeblich für den Wirkungsgrad der Auslöschung ist
dagegen der radiale oder, besser gesagt, der Mittenabstand der beiden Löcher. Je
näher diese zusammenliegen, um so vollkommener wird ihr Zusammenspiel als Punktquelle,
um so stärker ist auch die Auslöschung.
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Nun nimmt bekanntlich nicht nur die Geräuschfrequenz, sondern auch
die Geräuschintensität mit steigender Umfangsgeschwindigkeit zu. Mit steigender
Umfangsgeschwindigkeit muß aber auch zur Erzielung der erforderlichen Gegenphase
der Schallwellen der Umfangsabstand der zusammenwirkenden Löcher größer werden.
Mit größerem Abstand nimmt aber die Löschwirkung ab, obwohl die Geräuschintensität
gestiegen ist.
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Aus diesem Dilemma hilft die Lehre gemäß der Erfindung auf einfache
Weise heraus, indem sie bei niedriger Walzengeschwindigkeit und damit niedriger
Geräuschintensität auf eine vollkommene Auslöschung verzichtet, um dafür eine immer
bessere Auslöschung zu erzielen, je höher die Walzengeschwindigkeit wird. Das bedeutet,
daß im Gegensatz zu den Überlegungen des älteren Vorschlages die Löcher des Musters,
die bei der niedrigsten Walzengeschwindigkeit zusammenwirken und daher in Umfangsrichtung
den geringsten Abstand besitzen, innerhalb der in Frage stehenden Lochgruppe den
größtenMittenabstand aufweisen, und umgekehrt. Diejenige Walzengeschwindigkeit s.1,
bei der die erste Geräuschauslöschung eintritt; ist eine durch den Aufbau der Saugwalze
und die Ausbildung und Bemessung des Lochmusters genau vorherbestimmbare Größe,
die sich auch an der in Ruhe befindlichen Walze ohne weiteres bestimmen läßt. Die
Wahl dieser Walzenumfangsgeschwindigkeit ist deshalb von besonderer Bedeutung, als
sie den Abstand der besonderen Werte der Umfangsgeschwindigkeiten bestimmt, bei
denen ebenfalls eine Auslöschung auftritt. Je geringer dieser Abstand ist, um so
bessere Dämpfungswerte werden auch bei dazwischenliegenden Umfangsgeschwindigkeiten
erzielt. Damit läßt sich eine für die Praxis ausreichende Unabhängigkeit der Dämpfungswirkung
von der tatsächlich eingestellten Umfangsgeschwindigkeit erzielen.
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Diese Vorteile werden im verstärkten Maße erhalten, wenn das dritte,
in Umfangsrichtung vom ersten Loch um den Betrag 2 d2 entfernt liegende Loch des
Lochmusters einen Mittenabstand von dem ersten Loch aufweist, der zwischen dem des
zweiten Loches und dem des vierten Loches liegt.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Diagramm,
an Hand dessen bestimmte theoretische Betrachtungen durchgeführt werden, die für
die Erfindung von Bedeutung sind, F i g. 1 a einen Teilschnitt durch einen Saugwalzenmantel,
welcher in Verbindung mit F i g. 1 zur Erläuterung der theoretischen Grundlagen
dient, F i g. 2 einen im wesentlichen schematischen Grundriß eines Walzenmantels,
F i g. 3 ein Schema zur Veranschaulichung des wahren Umfangsabstandes der Löcher
in dem Muster nach F i g. 2, F i g. 4 einen im wesentlichen der Linie IV-IV in F
i g. 2 folgende Schnitt, der ein einziges Loch des gelochten Walzenmantels nach
F i g. 2 wiedergibt.
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In F i g. 1 a ist ein Saugwalzenmantel 10 dargestellt, der
eine Vielzahl von Bohrungen oder Löchern 10a, 10b, 10c usw. aufweist,
die von einem Filztuch 11
bedeckt sind, während sich der Mantel
10 in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung an der Dichtungsleiste 12
vorbeidreht; die Dichtungsleiste ist in eine feststehende Absaugkammer
13 eingebaut, wobei auf der Saugflächenseite AS ein hoher Unterdruck herrscht,
der auf Atmosphärendruck ausgeglichen wird, wenn das Loch 10c die Lage des Loches
10b auf der anderen Seite Aa der Dichtungsleiste 12 erreicht. Durch
den sehr raschen Druckausgleich entstehen intensive Walzengeräusche.
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Bei Versuchen unter Verwendung eines Mantels mit einer einzigen Reihe
von Löchern, die in die Umfangsfläche des Mantels eingebohrt waren, wurden die von
diesen einzelnen Löchern bei verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten ausgehenden
Geräusche gemessen, und es zeigte sich, daß man eine konstante Frequenz erhielt,
die sich nur nach der Tiefe des Loches richtete. Da der Mantel einer bestimmten
Walze über ihren ganzen Umfang im wesentlichen die gleiche Wandstärke aufweist und
da die Lochtiefe h (F i g. 1 a) ebenfalls für sämtliche Löcher in dem Mantel den
gleichen Wert besitzt, wird die Frequenz der von sämtlichen Löchern ausgehenden
Geräusche die gleiche sein, und es hat sich gezeigt, daß diese Frequenz auf einer
Wellenlänge beruht, die viermal so groß ist wie die Tiefe h der Löcher.
Es
ist bekannt, daß
ist; hierin ist V = Fortpfianzungsgeschwindigkeit in cm/Sek. A. = Wellenlänge in
cm; T = Länge einer Periode in Sekunden; n = -
= Frequenz der Schwingungen in der Sekunde. Unter Berücksichtigung der oben gemachten
Feststellung, daß sich die Wellenlänge als A, = 4 h ausdrücken läßt, kann diese
Beziehung wie folgt geschrieben werden:
Hierin ist c die Schallgeschwindigkeit in Luft, die bei normalen Temperaturen etwa
33 500 cm/Sek. beträgt.
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Es wurde somit festgestellt, daß jedes Loch 10a, 10b, 10c usw. im
Augenblick seines Hinweglaufens über die Dichtungsleiste 12 Schall von der
Frequenz
bzw. von der Wellenlänge A, = 4 h erzeugt. Je schneller sich der Mantel
10 bewegt, desto größer wird die gesamte Schallintensität werden, da eine
größere Zahl von Löchern in der Zeiteinheit über die Dichtungsleiste hinwegläuft;
die Frequenz und die Intensität des von jedem Loch erzeugten Geräusches bleiben
jedoch unverändert. Bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten liegt der Schallpegel sehr
tief, da das langsame Öffnen der einzelnen Löcher bereits eine Schalldämpfung hervorruft.
Jedes Loch stellt somit eine »punktförmige« Schallquelle dar.
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In F i g. 1 gibt das Diagramm 20 die Richtwirkung in einer gegebenen
Ebene an und stellt die Schallstärke DB (in Dezibel) über der Winkelstellung
des Hörers an einer bestimmten Stelle an der Begrenzung eines Kreises L dar, der
um eine Schallquelle geschlagen ist, die sich im Mittelpunkt C des Kreises L befindet.
Nimmt man zunächst an, daß der Schall nur von einer einzigen punktförmigen Quelle
am Mittelpunkt C ausgeht, so hört ein Hörer an jeder beliebigen Stelle längs der
Begrenzung des Kreises L Schall der gleichen Lautstärke, die beispielsweise 100
Dezibel beträgt, wie es in dem Diagramm 20 angegeben ist. Es ist ferner zu
beachten, daß die Schallabstrahlung dreidimensional erfolgt, so daß man das Diagramm
20 als Querschnitt einer Kugel auffassen kann, und der Hörer würde somit Schall
von einer Lautstärke von 100 Dezibel an allen Punkten hören, die auf der Oberfläche
dieser Kugel liegen, wenn nur eine einzige Schallquelle C vorhanden ist.
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Verwendet man hierauf ein Paar Schallquellen A und E, die in der Nähe
des Mittelpunktes C liegen und beide Schall von der gleichen Frequenz n aussenden,
jedoch mit einem Abstand von einer halben Wellenlänge y, so zeigt sich, daß man
den Schallverlauf in dem Diagramm 20 in Form einer Kurve mit der Gestalt einer Acht
eintragen kann, wie es in F i g. 1 bei 8 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
Ein Beispiel hierfür wäre ein Paar von Löchern, die beide jeweils eine Tiefe von
etwa 50 mm besitzen, und die in Achsrichtung in einem gegenseitigen Abstand von
etwa 100 mm in einem Walzenmantel vorgesehen sind und gleichzeitig über die Dichtungsleiste
hinweglaufen; die Erstreckungsrichtung der Maschine ist für diesen Fall in dem Diagramm
20 durch den Pfeil angedeutet. Da die Löcher A und E längs der Walzenachse bzw.
längs der 90 bis 270°-Linie des Diagramms 20 um eine halbe Wellenlänge voneinander
entfernt sind, erfolgt längs dieser Linie eine Auslöschung des Schalls. Der von
den beiden Löchern A und E ausgehende Schall wird für einen Hörer im Punkt L1 des
Diagramms 20 eine Phasenverschiebung von 180° besitzen. Die beiden Schallströme
addieren sich jedoch längs der 0 bis 180°-Linie des Diagramms 20,
so daß ein
Hörer an dem Punkt L, unmittelbar vor der Walze ein Geräusch maximaler Lautstärke
hören würde, wobei die Gesamtlautstärke für die beiden Schallquellen A und E zum
Zweck der vereinfachten Deutung des Diagramms 20 mit 100 Dezibel angenommen
ist. Ein Hörer, der sich auf der Höhe des Walzenlagers an dem Punkt L1 befindet,
würde keinen von den punktförmigen Quellen A und E ausgehenden Schall hören, da
sich die betreffenden Schallwellen gegenseitig auslöschen. Man erkennt ferner, daß
eine derartige Löschung hauptsächlich längs einer Linie stattfindet, die durch die
beiden Punkte A und E verläuft, so daß der dreidimensionale Schallverlauf tatsächlich
die Form eines Torus zeigt; ein sich oberhalb der Walze befindender Hörer würde
dagegen eine maximale Lautstärke empfinden. Ein Hörer an dem Punkt L3, d. h. ein
kurzes Stück vor der Walze, jedoch auf einer Seite derselben, würde nur eine Schallintensität
von 85 Dezibel empfinden, wie es in dem Diagramm 20 angedeutet ist. Tatsächlich
ist die Richtungsverteilung der Schallintensität in der Praxis nicht so deutlich
abgegrenzt, da in dem Raum, in welchem die Maschine arbeitet, Echowirkungen und
andere akustische Erscheinungen auftreten; es ist jedoch ersichtlich, daß man eine
Schallauslöschung nicht einfach dadurch bewirken kann, daß man die Löcher in Richtung
der Achse des Walzenmantels in Abständen von einer halben Wellenlänge vorsieht.
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Für den Fall, daß zwei punktförmige Schallquellen B und
D vorhanden sind, deren gegenseitiger Abstand nur ein Viertel der Wellenlänge
beträgt, wurde festgestellt, daß sich diese punktförmigen Schallquellen praktisch
im wesentlichen wie eine einzige punktförmige Schallquelle verhalten. Mit anderen
Worten, wenn zwei Löcher B und D von einer Tiefe von etwa 50 mm, deren
gegenseitiger Abstand in Achsrichtung etwa 50 mm beträgt, gleichzeitig über die
Dichtungsleiste hinweglaufen, erfolgt im wesentlichen in sämtlichen Richtungen nicht
etwa eine Schallauslöschung, sondern der durch das Loch B erzeugte Schall addiert
sich zu dem durch das Loch D erzeugten Schall; allerdings findet eine verhältnismäßig
geringfügige Schallauslöschung längs der die Punkte B und D verbindenden
Linie statt. Es hat sich gezeigt, daß diese punktförmigen Schallquellen im wesentlichen
wie eine einzige punktförmige Schallquelle wirken, solange der Abstand
X zwischen den Punkten B und D drei Achtel der Wellenlänge
oder weniger beträgt. Dies ist für die Zwecke der Erfindung von Bedeutung, denn
man kann bewirken, daß die punktförmigen Schallquellen B und D Töne
aussenden, zwischen denen eine Phasenverschiebung von 180° besteht. Mit anderen
Worten,
wenn die punktförmige Schallquelle B Schall aussendet, dessen Phase gegenüber dem
durch die punktförmige Schallquelle D erzeugten Schall um 180° verschoben ist, und
wenn beide Schallquellen Schall der gleichen Frequenz erzeugen, so wird sich eine
erhebliche Schallauslöschung an der einzigen punktförmigen Schallquelle ergeben,
die praktisch durch die beiden Schallquellen B und D gebildet wird.
In diesem Falle läßt sich das Richtwirkungsdiagramm für den Schall durch den in
dem Diagramm 20 gestrichelteingezeichnetenverhältnismäßigkleinenachterförmigen
Linienzug 21 wiedergeben. Die achterförmige Diagrammlinie 21 zeigt, daß zwischen
den Punkten B und D in sämtlichen Richtungen eine erhebliche Schallauslöschung
auftritt, solange die von den beiden Punkten ausgehenden Schallwellen eine gegenseitige
Phasenverschiebung von 180° aufweisen.
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Auf der Grundlage der vorstehenden Befunde ließ sich ferner feststellen,
daß man die eingebohrten Löcher für, den gelochten Mantel einer Saugwalze in einem
solchen Muster anordnen kann, daß man eine Mehrzahl von paarweise angeordneten Löchern
erhält, zwischen denen jeweils eine Schallauslöschung stattfindet. Wie bereits erwähnt,
- muß das zweite Loch jedes Paares von -Löchern nahe genug bei dem ersten Loch liegen,
um zusammen mit letzterem als eine einzige Schallquelle zu wirken, wie es bei den
Löchern B und D der Fall ist,. und die von den Löchern B
und
D ausgehenden Schallwellen müssen eine Phasenverschiebung von 180° aufweisen. Wenn
die Löcher B und D gleichzeitig über die Dichtungsleiste hinweglaufen, erzeugen
sie naturgemäß Schallwellen, die gegenseitig in Phase sind. Es wurde nun ein Muster
für die Lochanordnung gefunden, daß es ermöglicht, daß die Löcher B und
D in schneller Folge über die Dichtungsleiste hinweglaufen, so daß sie Schallwellen
erzeugen, zwischen denen bei einer gegebenen verhältnismäßig niedrigen Walzenumfangsgeschwindigkeit
s - gemessen in cm/Sek. - eine Phasenverschiebung von 180° besteht. Die erfindungsgemäße
Anordnung der Bohrungen erfolgt somit in Form eines Musters, bei dem ein vorbestimmter
axialer Abstand zwischen den Löchern B und D vorhanden ist, so daß
sie als eine einzige punktförmige Schallquelle wirken,-und bei dem ferner ein vorbestimmter,
in Umfangsrichtung gemessener Abstand zwischen den Löchern B und
D innegehalten ist, so daß die Schallabstrahlung mit einer Phasenverschiebung
von 180° erfolgt. Bezüglich des axialen Abstandes ist es jedoch zweckmäßiger, die
Lage eines Loches B dadurch zu bestimmen, daß man angibt, daß es sich in einem bestimmten
radialen Abstand von dem anderen Loch D befindet. Um zu gewährleisten, daß die Löcher
B und D als eine einzige punktförmige Schallquelle wirken, ist es
nach den getroffenen Feststellungen erforderlich, daß der radiale Abstand des Loches
B von dem Loch D drei Achtel der Wellenlänge betragen muß. Im Hinblick auf die Tiefe
h der Löcher, die zwischen etwa 2,5 cm und etwa 10 cm betragen kann, muß das Loch
B innerhalb eines radialen Abstandes von
cm von dem Loch D liegen.
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Das Loch B muß ferner in Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Abstand
von dem Loch D angeordnet sein, damit die von den beiden Löchern ausgehenden Schallwellen
bei einer verhältnismäßig niedrigen Maschinendrehzahl eine Phasenverschiebung von
180° aufweisen. Wie bereits erwähnt, beträgt die Frequenz des durch die Löcher
B und D erzeugten Schalls
Die Periode T beträgt naturgemäß
Hieraus folgt:
Um zwischen den Schallwellen eine Phasenverschiebung von 180° hervorzurufen, muß
das eine Loch dem anderen Loch beim Hinweglaufen über die Dichtungsleiste um
Sekunden voreilen. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walze ist gegeben mit s in cm/Sek.
Der Abstand d, der in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Löchern für eine
gegebene Umfangsgeschwindigkeit (s"1) der Walze vorgesehen werden muß, damit zwischen
den Schallwellen eine Phasenverschiebung von 180° gegeben ist, ist somit gegeben
als das Produkt der Walzenumfangsgeschwindigkeit und der Hälfte der Periode T, also
Bei einer Lochanordnung, bei der die Abstände d für eine Walzenumfangsgeschwindigkeit
sa, von z. B. etwa 200 cm/Sek. bestimmt worden sind; entsteht ein geringes Geräusch,
wenn die Walze bis auf etwa 200 cm/Sek. hochgefahren wird, und beim Erreichen dieser
Geschwindigkeit wird das Geräusch in erheblichem Ausmaß gedämpft. Da sich das durch
die gebohrten Löcher gebildete Muster über den Umfang der Walze wiederholt, entsteht
erneut ein leichtes Geräusch, wenn die Walzenumfangsgeschwindigkeit über etwa 200
cm/Sek. hinaus erhöht wird, und hierauf folgt bei einer Geschwindigkeit von etwa
400 cm/Sek. erneut eine erhebliche Dämpfung des Geräusches. Es ist ersichtlich,
daß der Abstand d für eine Walzenumfangsgeschwindigkeit von etwa 400 cm/Sek. gerade
das Doppelte des Abstandes d für die erste Walzenumfangsgeschwindigkeit von etwa
200 cm/Sek. ist, bei der eine Schallauslöschung stattfindet. In entsprechender Weise
ergeben sich bei Verwendung des-Musters für eine erste Schallauslöschungsgeschwindigkeit
von etwa 200 cm/Sek. weitere Schallauslöschungsgeschwindigkeiten von 600, 800, 1000,
1200, 1400, 1600 usw. cm/Sek. Man erkennt ohne weiteres, daß die aufeinanderfolgenden
Schallauslöschungsgeschwindigkeiten um so näher beieinanderliegen, je niedriger
die erste Schallauslöschungsgeschwindigkeit ist. 7e niedriger diese erste Schallauslöschungsgeschwindigkeit
ist, desto leiser ist ferner das Geräusch, das zwischen den aufeinanderfolgenden
Schallauslöschungsgeschwindigkeiten hörbar wird. Die kleinste praktisch erzielbare
erste Schallauslöschungsgeschwindigkeit beträgt etwa 50 cm/Sek.; unterhalb dieses
Wertes wird eine Lochzahl erforderlich, die sich im Hinblick auf die Konstruktion
der Walze und ihrer Festigkeit nicht mehr anwenden läßt. Vorzugsweise liegt die
erste Schallauslöschungsgeschwindigkeit zwischen etwa 200 und etwa 400 cm/Sek.,
denn bei diesen Geschwindigkeiten läßt sich am leichtesten eine Lochanordnung finden,
bei der die Walze eine ausreichende Festigkeit besitzt und bei der sich die gewünschte
Schallauslöschung einstellt. Wenn man durch die Verwendung
des beschriebenen
Lochmusters eine merkliche Schalldämpfung erzielen will, so soll die erste Schallauslöschungsgeschwindigkeit
nicht höher sein als etwa 750 cm/Sek.
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F i g. 2, 3 und 4 zeigen schematisch ein bevorzugtes Bohrlochmuster
40 zur Durchführung der Erfindung. Das Lochmuster 40 ist von einer
vorderen Linie 41
und einer zu ihr parallelen hinteren Linie 42 begrenzt,
und diese beiden Linien verlaufen parallel zur Achse der Walze; die seitliche Begrenzung
des Lochmusters ist durch die linke Linie 43 und die rechte Linie 44 gegeben, die
längs des Umfangs des Walzenmantels parallel zueinander verlaufen. Bei dem Muster
40 sind die Löcher 45 in einer sich wiederholenden Anordnung vorgesehen, für die
die Lage der Löcher 45a, 45b, 45c und 45d als Beispiel herangezogen werden
kann. Jedes der hier dargestellten Löcher besitzt einen Durchmesser D von rund 4
mm und eine Tiefe von h2 von rund 76 mm; im übrigen besitzen diese Löcher die in
F i g. 4 angedeutete konische Erweiterung 36 am Ende der zylindrischen Bohrung
35a, auf deren Andeutung in F i g. 2 verzichtet wurde. Die Löcher 45a,
45b, 45c, 45d, 45e und 45f
bewegen sich über die Dichtungsleiste in
der angegebenen Reihenfolge hinweg. Das zweite Loch, das über die Dichtungsleiste
hinwegläuft, ist das Loch 45b,
und der in Achsrichtung gemessene Abstand dieses
Loches von dem ersten Loch 45a, d. h. der Abstand r2, beträgt rund 13,5 mm. Der
axiale Abstand r3 zwischen den sich in Walzenumfangsrichtung erstreckenden Lochmittellinien,
z. B. zwischen den Linien 43 und 46,
beträgt rund 1,8 mm. Das zweite
Loch 45b befindet sich somit innerhalb eines Radius von
von dem ersten Loch 45a, und das gleiche gilt für das dritte Loch
45c und das vierte Loch 45d, die beide dem ersten Loch 45a
näher benachbart sind als das zweite Loch 45b. Das zweite Loch 45b befindet sich
in Umfangsrichtung in einem Abstand von dem ersten Loch 45a, der in F i g.
3 mit d2 bezeichnet ist und rund 1,27 mm beträgt; der Abstand d2 des dritten Loches
45 c von dem zweiten Loch 45b beträgt in Umfangsrichtung ebenso wie der in
Umfangsrichtung gemessene Abstand d2 des vierten Loches 45d von dem dritten Loch
45c ebenfalls rund 1,27 mm. Die Berechnung der ersten Schallauslöschungsgeschwindigkeit
sas für das Lochmuster 40 führt zu folgendem Ergebnis:
Auf dieser Basis beträgt die zweite Schallauslöschungsgeschwindigkeit etwa 560 cm/Sek.,
die dritte Schallauslöschungsgeschwindigkeit, bei der der von dem Loch
45a erzeugte Schall durch das Loch 45a
gelöscht wird, etwa 840 cm/Sek.,
die vierte Schallauslöschungsgeschwindigkeit, bei der der von dem Loch
45a ausgehende Schall durch das Loch 45e gelöscht wird, etwa 1120 cm/Sek.
und die fünfte Schallauslöschungsgeschwindigkeit, bei der der von dem Loch
45a ausgehende Schall durch das Loch 45f gelöscht wird, etwa 1400 cm/Sek.
Die praktische Erprobung hat gezeigt, daß die Lochanordnung nach dem Muster 40 bei
einer Saugwalze eine hervorragende Schalldämpfung ergibt.
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Man konnte feststellen, daß gewisse Merkmale des Musters 40 sowohl
vom konstruktiven Standpunkt als auch im Hinblick auf die Schalldämpfung von Bedeutung
sind. Beispielsweise enthält das Muster 40
eine Vielzahl von Löchern 45a,
45b, 45e und 45d, die in Umfangsrichtung in gegenseitigen Abständen angeordnet
sind. Die Abstände des zweiten Loches 45b, des dritten Loches 45c und des vierten
Loches d von dem ersten Loch 45a in Umfangsrichtung sind jeweils durch ganze Vielfache
der Strecke
gegeben. Man erkennt ferner, daß innerhalb einer seitlichen Entfernung 3h2 von dem
ersten Loch 45a
drei zusätzliche Löcher 45b, 45e und 45d vorhanden sind, deren
Abstände von dem ersten Loch 45a in Umfangsrichtung jeweils d2 bzw. 2d2 bzw. 3d2
betragen; die Löcher 45a, 45b, 45c und 45d bilden die Ecken eines Parallelogramms.
In diesem Parallelogramm liegt das zweite Loch 45b im größten Abstand von
dem ersten Loch 45a, und das dritte Loch 45c befindet sich im nächstkleineren
Abstand von dem Loch 45a. In diesem Parallelogramm beträgt der größere Winkel, d.
h. der Winkel zwischen ab und ac, 158°, d. h., er liegt zwischen etwa 150
und 160°. Das zweite Loch 45b ist gegenüber der genauen axialen Fluchtung
mit dem ersten Loch 45a um etwa 5° nach hinten versetzt, doch kann dieser
Winkel zwischen 3 und 7° geringfügig variieren, wenn sich bezüglich r3 geringfügige
Abweichungen ergeben.
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Man erkennt ferner, daß die Löcher 45b, 45e,
45d, 45e
und 45f, die sämtlich innerhalb eines Radius von
von dem Loch 45a entfernt liegen, innerhalb des Musters 40 so angeordnet sind, daß
eine gerade Linie (ab, ac, ad, ae und af) eine Verbindung mit dem
ersten Loch 45 a herstellen kann, ohne irgendein anderes Loch zu schneiden. Hierdurch
ergibt sich eine außerordentlich feste Konstruktion der Walze, wobei zwischen den
verschiedenen Löchern genügend große Flächen oder Stege verbleiben, so daß die Walze
die erforderliche Festigkeit besitzt; ferner ergibt sich ein Geräuschspektrum von
gleichmäßigerer Intensität bei allen Frequenzen.
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Es sei bemerkt, daß sich das vorstehend bezüglich des Loches
45a beschriebene Lochmuster für jedes der anderen Löcher wiederholt. Somit
sind dem Loch 45d die Löcher 45e, 45f und 45g derart nachgeordnet,
daß diese Löcher zusammen wiederum ein Parallelogramm bilden. Bei jedem beliebigen
Loch, z. B. bei dem Loch 45d, ist stets ein weiteres Loch in einem in Umfangsrichtung
gemessenen Abstand d2 vorgesehen, und zwar sowohl in Drehrichtung vor dem Loch
45d, was hier für das Loch 45e gilt, als auch in Drehrichtung hinter dem
Loch 45d, was sich hier auf das Loch 45e bezieht; ferner liegen die Löcher
45c und 45e innerhalb eines Radius von
von dem Loch 45d entfernt. Diese Löcher 45c und 45e befinden sich innerhalb des
Musters 40 innerhalb eines seitlichen bzw. axialen Abstandes 3h2 von dem Loch 45d.