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Gegenstand
dieser Erfindung ist eine Anlage zum Bewegen einer in ihrer axialen
Richtung beweglichen Walze einer Materialbahn-Herstellungsmaschine,
welche
- – zwei Wellen,
- – an beiden Wellen je zwei exzentrische Massen, die
zusammen zwei Massenpaare bilden,
- – Antriebsvorrichtungen zum Rotieren der Wellen, und
- – Regelorgane zum Bewirken und Regeln eines Phasenunterschiedes
zwischen den Massen der Massenpaare
umfasst.
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In
der
GB-Patentschrift 836957 ist
eine Anlage beschrieben, mit der eine im Prinzip vielleicht ausrei chende
Schwingung zum Bewegen einer Walze erzeugt werden könnte.
Allerdings wird in der Schrift der Einsatz der Anlage zum Bewegen
eines zum Beispiel im Vergleich zu einer Walze leichten Siebes vorgeschlagen.
Außerdem ist diese Anlage zur Befestigung in ihrer Gesamtheit
an der in Schwingung zu versetzenden Konstruktion bestimmt. Handelt
es sich um eine rotierende Walze, so ist eine solche Befestigung
in der Praxis völlig unmöglich. In dem besagten Patent
sind die entsprechenden Massen benachbarter Massenpaare miteinander
synchronisiert und lediglich die gegenseitige Stellung der Massen
des einzelnen Massenpaares wird mittels eines komplizierten Zahnradgetriebes
verändert. Mit anderen Worten, die gegenseitige Stellung
der Massen in Relation zur Rotationsachse des Massenpaares wird
verändert. Jede der Massen ist über einen Schaft
an der Welle abgestützt. Weiter ist jede Masse drehbar
an dem Schaft angeordnet, und während des Betriebs rollt die
Masse an der Innenfläche einer zylindrischen Bohrung ab,
was zu einer komplizierten Konstruktion der Anlage führt.
Auch die Reibung zwischen Masse und Bohrung ist erheblich, was zu
Lärm und Leistungsverbrauch führt. Auch würde
die Anlage viel Montageraum benötigen, vor allem in Querrichtung der
Materialbahn-Herstellungsmaschine, was besonders bei Maschinenerneuerungen
zu Problemen führen würde. In der Praxis ist in
der Umgebung der zu erneuernden Materialbahn-Herstellungsmaschine
oft einfach kein Platz für diese Anlage vorhanden. Neben
dem komplizierten Regelorgan hat die Anlage mehrere weitere komplizierte
Komponenten, wodurch sich die Anschaffungs- und Betriebskosten der Anlage
erhöhen.
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Dieser
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Anlage zum
Bewegen einer Walze einer Materialbahn-Herstellungsmaschine zu schaffen,
die gegenüber den bisherigen einfacher, betriebszuverlässiger
und vorteilhafter und frei von den Nachteilen der bekannten Technik
ist. Die kennzeichnenden Merkmale dieser Erfindung gehen aus den beigefügten
Schutzansprüchen hervor. Bei der erfindungsgemäßen
Anlage ist besonders die Abstützung der Massen auf eine
neue und überraschende Weise verwirklicht. Außerdem
verbraucht die Anlage gegenüber bisher auf die geleistete
Arbeit bezogen weniger Energie. Insgesamt ist die erfindungsgemäße
Anlage beträchtlich kostengünstiger als die bereits
bekannte Anlage. Außerdem bleibt diese Anlage auch in Störungssituationen
zuverlässig unter Kontrolle, wodurch die Gefahr einer Beschädigung
eliminiert oder zumindest wesentlich reduziert wird. Die Anlage
ist im Vergleich zu den bisherigen auch kompakter und leichter zu
montieren.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten,
eine Ausführungsform der Erfindung zeigenden Zeichnungen
im Einzelnen beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 als
Prinzipzeichnung einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße
Anlage;
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2a als
Prinzipzeichnung die gegenseitige Lage der Massen in Nullhubstellung;
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2b als
Prinzipzeichnung die gegenseitige Lage der Massen in Maximalhubstellung,
und
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3 einen
Längsschnitt in der in 1 angedeuteten
Ebene A-A in prinzipieller Darstellung.
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Die
erfindungsgemäße Anlage dient in der Materialbahn-Herstellungsmaschine
besonders zum Oszillieren, d. h. Schütteln der so genannten
Brustwalze. Mit anderen Worten, mit der Anlage wird die zum Stützen
des Siebes angeordnete Brustwalze in ihrer axialen Richtung bewegt.
In Langsiebmaschinen wird die Faserstoffsuspension namentlich an
der Brustwalze auf das Sieb gespritzt, wobei durch Bewegen der Brustwalze
auch das Sieb in Querrichtung der Materialbahn-Herstellungsmaschine
bewegt wird, wodurch sich die Faserstoffsuspension gleichmäßig
auf das Sieb verteilt (nicht dargestellt). In der Anlage wird ein
lineares gedämpftes Schwingungssystem mit einem Freiheitsgrad
zur Anwendung gebracht. Als harmonische Erregungskraft dienen Exzentermassenpaare.
Jedes der beiden Massenpaare wird von zwei exzentrischen Massen
gebildet, die auf einer Welle angeordnet sind. Die Wellen der Massenpaare
verlaufen rechtwinklig zur Drehachse der Brustwalze. Die Arbeitsbewegung
der Anlage erzeugt man indem man den rotierenden Massen einen passenden
Phasenunterschied verleiht. Außerdem kann die Länge
der Arbeitsbewegung durch Veränderung des besagten Phasenunterschieds
reguliert werden. In völlig einander entgegengesetzten
Phasen befindliche Massenpaare heben ihre Wirkung gegenseitig auf,
wobei die Anlage dann bewegungslos ist.
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In 1 ist
eine Walze 10 einer Materialbahn-Herstellungsmaschine partiell
dargestellt. Die Walze 10 dient hier als Brustwalze, und
die damit verbundene erfindungsgemäße Anlage ist
im Querschnitt gezeigt. Die Brustwalze, kurz die Walze 10, ruht
mit ihren beiden Ende in Lagern, die Bewegung der Walze 10 in
ihrer axialen Richtung erlauben. Die mit der Anlage erzeugbare Axialbewegung
beträgt ca. 10–50 mm.
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Die
Anlage selbst umfasst zwei Wellen 11 und 12, an
denen je zwei exzentrische Massen 13 und 14 angeordnet
sind. Auf diese Weise werden zwei Massenpaare 15 und 16 gebildet.
Außerdem hat die Anlage Antriebsvorrichtungen 17 zum
Rotieren der Wellen 11 und 12 sowie Regelorgane 18 zur
Erzeugung und Regelung des Phasenunterschieds zwischen den Massen 13 und 14 der
Massenpaare 15 und 16 (3). Erfindungsgemäß sind
die Wellen 11 und 12 übereinander angeordnet,
wodurch die Anlage bedeutend weniger Platz in Querrichtung der Ma terialbahn-Herstellungsmaschine
benötigt und auch in Verbindung mit Maschinenerneuerungen
eingebaut werden kann. Außerdem dreht jede der Massen 13, 14 lediglich
um die entsprechende Welle 11, 12. Auf diese Weise
ergibt sich eine in ihrer Konstruktion unkomplizierte Anlage, in
der einfache Komponenten eingesetzt werden können. Außerdem
sind die rotierenden Komponenten von nur geringer Zahl und reibungsarm
gelagert.
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Erfindungsgemäß sind
die Wellen 11, 12 an einem beweglichen Schlitten 19 angeordnet,
der über eine Antriebsstange 20 mit der Walze 10 verbunden
ist. Somit sind die Massen und die übrigen Komponenten
statt an der Walze auf dem Fundament der Materialbahn-Herstellungsmaschine
abgestützt. Auf die Walze wirkt also nur axiale Belastung, durch
die die Walze in der gewünschten Weise bewegt wird. Die
Walze ist also mit ihrer Achse 21 über die Antriebsstange 20 mit
dem zu der Anlage gehörenden Schlitten 19 verbunden.
Die Antriebsstange 20 hat außerdem ein Drucklager 22,
das ein Rotieren der Walze 10 erlaubt. Anders gesagt, die
Antriebsstange 20 rotiert nicht, während die Achse 21 rotiert. Außerdem
ist der Schlitten 19 über Gleitlager 23 am Rahmen
der Anlage abgestützt. Bei der gezeigten Ausführungsform
werden hydrostatische Gleitlager eingesetzt. Anders ausgedrückt,
der Schlitten gleitet auf einem Schmiermittelfilm. Zusammen mit
der Walze 10 bewegliche Teile in der Anlage sind also neben der
Antriebsstange 20 der Schlitten 19 mit seinem Massenpaa ren 15 und 16 und
seinen Wellen 11 und 12. Wegen der Hublänge
und der Frequenz der Walzenbewegung wird die Anlage auch als Schüttet- oder
Rüttelvorrichtung bezeichnet.
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Die
Anlage hat also zwei Massenpaare 15 und 16, die über
eigene Wellen 11 und 12 drehbar an einem Schlitten 19 angeordnet
sind. Außerdem umfasst die Anlage Antriebsvorrichtungen
zum Rotieren der Wellen 11 und 12. In der Praxis
wird mit Hilfe des Phasenunterschieds der Massenpaare die Schlittenbewegung
und damit die Hublänge reguliert. Das einzelne Massenpaar
besteht aus zwei exzentrischen Massen, deren jede in ihrer Form
einem Zylinderviertel ähnelt. Die Massenpaare sind außerdem über
ein Zahnradgetriebe miteinander synchronisiert (3). Anders
gesagt, die Massenpaare rotieren stets auf die gleiche Weise und
so relativ zueinander, dass die vertikalen Exzenterkräfte
in allen Situationen aufgehoben werden. In 1 liegen
die Massen 13 und 14 in den Massenpaaren 15 und 16 gegeneinander,
wobei die Hublänge des Schlittens 19 ihr Maximum
erreicht. Die zweispitzigen Pfeile veranschaulichen in 1 die
Hin- und Herbewegung des Schlittens 19.
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Die
in 1 gegebene Stellung der Massen 13 und 14 ist
auch in 2b gezeigt. In 2a hingegen
befinden sich die Massen 13 und 14 in den Massenpaaren 15 und 16 auf
einander entgegensetzten Seiten der Wel le 11, 12,
so dass die Wirkungen der Massen 13 und 14 und
der Massenpaare 15 und 16 aufgehoben werden. Der
Schlitten bewegt sich dann nicht, und die Lager der Welle werden
lediglich durch das gemeinsame Gewicht der Welle und der Massen
belastet. Die durch Zusammenwirken der Massen erzeugbare Hin- und
Herbewegung basiert also auf deren gegenseitigem Phasenunterschied.
Die in einander entgegengesetzten Phasen befindlichen Massen 13 und 14 heben
ihre Wirkung gegenseitig auf, wobei die Hublänge dann null
beträgt. Bei Veränderung des Phasenunterschiedes
beginnt der Schwerpunkt des von den Massen und dem Schlitten gebildeten
Systems sich in horizontaler Richtung hin und her zu bewegen.
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In 3 ist
die erfindungsgemäße Anlage im Längsschnitt
gezeigt. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszahlen
belegt. Zu den Antriebsvorrichtungen 17 gehört
hier ein Elektromotor 25, der getrennt vom Schlitten 19 ortsfest
angeordnet ist. In der Praxis lässt sich ein einziger Motor
leicht steuern. Bei Bedarf wird in Verbindung mit dem Motor ein
Getriebe eingesetzt. Außerdem wird mit den Regelorganen
lediglich der Phasenunterschied der Massen reguliert; die Steuerung
des Elektromotors erfolgt unabhängig vom Phasenunterschied.
Auf diese Weise gestaltet sich die Steuerung der Anlage ohne Einsatz komplizierter
Zusatzgeräte einfach und genau.
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Das
Verstellen der Massen kann auf mehrere verschiedene Weisen geschehen.
Bei der in 3 als Beispiel gezeigten Ausführungsform
besteht jede Welle 11, 12 aus zwei koaxialen Wellen 26, 27,
an denen je eine Masse 13, 14 des Massenpaars 15, 16 angeordnet
ist. Diese Konstruktion erfordert wenig Platz, und die ineinander
steckenden Wellen können in den gleichen Lagern gelagert
werden. Die innere Welle 27 hat zur Befestigung der Masse 14 Halterungen 28,
für die in die äußere Welle 26 entsprechende Schlitze
eingearbeitet sind. Die Schlitze erstrecken sich über 90° des
Wellenumfangs, wodurch die in 2a und 2b gezeigten
Extremstellungen erreicht werden. Die Wellen 11 und 12 sind
mit ihren Enden über zwei Lager 29 und 30 am
Schlitten 19 gelagert. Zwischen der Welle 26 und
dem Elektromotor 25 ist außerdem eine Querbewegung
erlaubende Kupplung 31 angeordnet. Dadurch kann sich die
Welle 26 trotz der Rotationsbewegung relativ zum Elektromotor 25 bewegen.
In der Praxis verharrt der Elektromotor 25 also an seiner
Stelle, während sich die Wellen 11 und 12 zusammen
mit dem Schlitten 19 bewegen.
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Gemäß der
Erfindung sind die Antriebsvorrichtungen 17 und die Regelorgane 18 an
verschiedenen Enden der Wellen 11 und 12 angeordnet.
So wird eine robuste Konstruktion der Anlage erreicht, und die Regelung
des Phasenunterschieds geschieht durch einfache Regelorgane. Die
Wellen 11 und 12 haben außerdem im Eingriff befindliche
Zahnräder 24, die bewirken, dass die Wellen 11 und 12 in einander
entgegengesetzten Richtungen rotieren, woraus sich natürlicherweise
das Funktionsprinzip der Anlage ergibt.
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In
den Zeichnungen wurden die zur Steuerung des Elektromotors und der
Regelorgane dienenden Vorrichtungen weggelassen, die dank der erfindungsgemäßen
Kraftübertragungsmittel einfach, d. h. unkompliziert beschaffen
sein können. In der Praxis erfolgt die Steuerung des Elektromotors
durch einen Frequenzumrichter, die Steuerung der Regelorgane durch
konventionelle Regler. Außerdem ist die Bewegung der Regelorgane
direkt proportional zu dem zu bewirkenden Phasenunterschied der
Massen, wodurch das Einstellen und die Steuerung der Anlage erleichtert
werden. Das Einstellen des Phasenunterschieds geschieht stufenlos.
Neben den Massenpaaren 15 und 16 sind an dem Schlitten 19 Federn 32 angeordnet,
so dass die Anlage einen funktionellen Schwinger bildet (1).
Die Frequenz des Schwingers liegt im Bereich von etwa 10 Hz, während
sich der kritische Punkt bei ca. 0,5–1,0 Hz befindet. Die
Vorrichtung wird also im überkritischen Frequenzbereich
betrieben. Beim Einschalten der Anlage werden die Massenpaare zunächst über
den kritischen Punkt hinweg in den o. g. Bereich beschleunigt, wonach
dann durch Einstellen des Phasenunterschieds die Hublänge
auf den gewünschten Wert gebracht wird.
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Als
Regelorgane können mechanische, hydraulische oder elektrische
Regelorgane oder deren Kombinationen eingesetzt werden. Die zu verstellenden
Massen 14 sind jedoch miteinander synchronisiert, so dass
die Funktionen der Massenpaare 15 und 16 identisch
sind. Die zu verstellenden Massen sind bevorzugt so verwirklicht,
dass sie in Störungssituationen der Regelorgane durch die
Kraft der Rotationsbewegung rasch in Nullhubstellung geführt werden.
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Die
erfindungsgemäße Anlage ist außerordentlich
betriebszuverlässig und leicht zu regeln. Außerdem
können einfache Komponenten, wie zum Beispiel ein gewöhnlicher
Kurzschlussläufermotor, eingesetzt werden. Die Größe
des Phasenunterschieds kann unabhängig vom Motor eingestellt
werden. Auch werden in Störungssituationen dank der automatischen
Rückführung der Einstellung Schäden vermieden.
Die Anlage ist zudem kompakter als die bisherigen und erfordert
wenig Montagraum. Auch die benötigten Komponenten sind
gegenüber bisher einfacher und erfordern geringere Genauigkeit.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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