DE202013012447U1 - Anordnung zur Steuerung von Vibrationen einer Faserbahnmaschine - Google Patents

Anordnung zur Steuerung von Vibrationen einer Faserbahnmaschine Download PDF

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Abstract

Anordnung zur Steuerung von Vibrationen in einem Nip einer Faserbahnmaschine in einer Faserbahnmaschine, wobei die Anordnung einen Trägheitsaktuator (10) zur Steuerung der Vibrationen aufweist, der ein Krafterzeugungselement (12) und ein Massenelement (11) aufweist das elastisch mittels einer elastischen Einrichtung (18) an einem Rahmen (15) angebracht ist, wobei eine Trägheitsmasse (11) als das Massenelement zur Aufnahme der durch die Vibrationen erzeugten Kräfte und ein Piezoaktuator (12) als das Krafterzeugungselement (12) des Trägheitsaktuators (10) dient, um eine Trägheitskraft zu erzeugen, welche der Beschleunigung der Trägheitsmasse (11) entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Steuerung von Vibrationen innerhalb einer Walze (31) der Faserbahnmaschine angeordnet ist, wobei in der Anordnung ein linearer Bewegungsverstärker für den Trägheitsaktuator (10) hydraulisch ausgeführt ist und einen ersten und einen zweiten Kolben (13, 17) mit einem Flächenverhältnis des ersten und zweiten Kolbens (13, 17) von 10–500 zur Erzeugung eines hohen Verstärkungsverhältnisses bei der Bewegung der Trägheitsmasse (11) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Vibrationen einer Faserbahnmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Bei Faserbahnmaschinen wird die Faserbahn in einem Aufbau hergestellt und behandelt, der von einer Vielzahl von aufeinanderfolgend in einer Prozesslinie angeordneten Vorrichtungen gebildet ist. Eine typische Herstellungs- und Behandlungslinie weist einen Stoffauflauf, eine Siebpartie und eine Pressenpartie sowie eine nachfolgende Trockenpartie und einen Aufwickler auf. Die Herstellungs- und Behandlungslinie kann des Weiteren andere Vorrichtungen und Partien zur Fertigbearbeitung der Faserbahn aufweisen, zum Beispiel eine Leimpresse, einen Kalander und eine Beschichtungspartie. Die Herstellungs- und Behandlungslinie weist auch einen Aufwickler zum Bilden von Kundenwalzen sowie eine Rollenverpackungsvorrichtung auf. In dieser Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen sind mit Faserbahnen zum Beispiel eine Papier-, Karton- oder Tissuebahn gemeint. Jede Partie und Vorrichtung weist mehrere unterschiedliche Komponenten auf, in Verbindung mit welchen Vibrationen auftreten können. Zum Beispiel können Vibrationen in einem Spalt bzw. Nip auftreten, der zwischen zwei Elementen gebildet ist, typischerweise zwischen zwei Walzen, der Nip kann jedoch auch mit einer Walze, einem Band, einem Schuh oder einem entsprechenden Element und einem Gegenelement von entsprechender oder unterschiedlicher Art gebildet sein, wobei häufig wenigstens eines der den Nip bildenden Elemente eine Walze ist. Die Faserbahn wird durch sich selbst oder von einem Band, einem Filz, einem Sieb oder einem entsprechenden Gewebe getragen durch den Nip geführt. In dem Nip wird die Faserbahn durch den Nipdruck gepresst, um Wasser aus der Bahn zu entfernen oder um die Eigenschaften der Bahn zu beeinflussen. Typische Nips einer Faserbahnherstellungslinie sind Pressnips, in denen Wasser entfernt wird, Kalandernips, in denen die Bahn bearbeitet wird, um beispielsweise bestimmte Oberflächeneigenschaften zu erreichen, wie zum Beispiel Glanz, Aufroll- bzw. Haspel- und Aufwickelnips, in denen die Spaltwirkung zum Aufrollen bzw. Aufwickeln der Faserbahn eingesetzt wird.
  • In der WO-Veröffentlichung WO 01/50030 A1 ist ein Verfahren zum Dämpfen der Vibrationen einer in der Papierherstellung verwendeten Walze beschrieben, wobei die Walze einen kreisförmigen Mantel aufweist, so dass das Dämpfen von außen auf den Walzenmantel ausgeübt wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Vibrationseigenschaft gemessen und das Dämpfen wird auf der Basis des Messergebnisses gesteuert. Die Dämpfung ist auf die gewünschte Stelle gerichtet, beispielsweise auf die Mitte der Walze, und die Qualität der Vibration wird in Betracht gezogen. Das Dämpfen kann aktiv oder passiv sein und das Verfahren ist beispielsweise bei Kalandern anwendbar. Bei dem aktiven Dämpfen wird eine die Vibration absorbierende Kraft extern auf die Rolle ausgeübt, z. B. mit der Hilfe eines Magnetfelds, zum Beispiel mit einem elektrischen Magneten oder einem Fluidstrahl. In diesem Fall erlaubt insbesondere die Variation der vibrationsdämpfenden Kraft, die auf die Rolle ausgeübt wird, die Steuerung der Dämpfung. Die externe Dämpfung erfordert es, dass Dämpfungseinrichtungen außerhalb in der Nähe der Walze und auch Tragstrukturen für die Dämpfungseinrichtungen angeordnet sind, so dass es nicht bei Anwendungen eingesetzt werden kann, bei denen der Raum um die Walze begrenzt ist.
  • In der WO-Veröffentlichung WO 2006/040399 A1 ist ein Verfahren zur Kompensation der Variation der Niplast beschrieben, die durch Formfehler einer Walze in einem Kalander bewirkt wird, welcher eine erste rotierende Walze und eine zweite rotierende Walze, wobei in dem dadurch gebildeten Nip die Bahn behandelt wird, und Belastungsvorrichtungen zum Ändern der Niplast aufweist. Bei diesem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird ein Formprofil für die erste Walze definiert, der Rotationswinkel der ersten Walze wird gemessen und die Belastungsvorrichtung wird auf der Basis des Formprofils der ersten Walze gesteuert, um die den Nip belastende Änderung zu kompensieren, die durch den Formfehler in dem Mantel der ersten Walze verursacht wird. Die Steuerung der Belastungseinrichtung ist verhältnismäßig kompliziert, weil es die Niplast erfordert, dass große statische Lasten erzeugt werden, was schwer so gesteuert werden kann, dass die Variationen kompensiert werden können.
  • In der US-Patentveröffentlichtung 5,487,715 ist ein hydraulischer Vibrationsdämpfer zur Verwendung innerhalb eines Walzenmantels für eine Walze zur Verwendung bei der Behandlung von Faserbahnen beschrieben, welcher Folgendes aufweist: eine starre zentrale Achse, einen zur Rotation um die zentrale Achse vorgesehenen Walzenmantel, eine erste Kammer, die zwischen der starren zentralen Achse in dem Walzenmantel angeordnet ist, wobei die Kammer eine halbe Ringform aufweist und mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, um eine hydraulische Tragkraft von der zentralen Achse zu dem Walzenmantel zu übertragen, wenigstens eine zweite Kammer, die teilweise mit Luft und teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, wobei sich die zweite Kammer im Wesentlichen entlang einer Länge der Walze erstreckt, und eine Vielzahl von engen Kapillarleitungen, welche die erste Kammer und die zweite Kammer miteinander verbinden. Die Steuerung der Belastungseinrichtung ist verhältnismäßig kompliziert, weil es die Niplast erfordert, dass große statische Lasten erzeugt werden, was schwer so gesteuert werden kann, dass die Variationen kompensiert werden können.
  • In der US-Patentveröffentlichung 5,961,89 ist eine Vibrationssteuervorrichtung und ein Verfahren für Kalanderwalzen und ähnliches beschrieben. Bei dieser bekannten Vibrationssteuervorrichtung und dem Verfahren zur Steuerung von Vibrationen zwischen zwei oder mehr Walzen werden die durch die Vibrationen induzierten Dickenänderungen in einem aus dem Nip austretenden Medium gesteuert. Die Vorrichtung weist einen Rahmen, erste und zweite Walzen, die relativ zu dem Rahmen montiert sind, und einen Krafterzeuger, wie zum Beispiel einen elektromechanischen aktiven Aktuator, einen servohydraulischen Aktuator, einen steuerbaren, halbaktiven Dämpfer, einen aktiven Vibrationsabsorber oder einen adaptiven getunten Vibrationsabsorber auf, und erzeugt aufhebende Kräfte, um die Vibrationen zwischen der ersten und der zweiten Walze zu steuern, und dadurch solche vibrationsinduzierten Dickenänderungen in dem Medium zu steuern.
  • In der DE-Patentanmeldungsveröffentlichung DE 10 2007 041 725 A1 ist ein Kalander beschrieben, der einen Walzenstapel aufweist, welcher wenigstens drei Walzen aufweist, nämlich zwei Endwalzen und wenigstens eine Zwischenwalze, die an ihren Enden in einer Lagervorrichtung montiert ist, die wenigstens eine Vibrationssensoranordnung aufweist, in der eine Vibrationssensorbaugruppe in wenigstens einer der Walzen angeordnet und über eine Übertragungseinrichtung mit einem Aktuator außerhalb der Zwischenwalze verbunden ist.
  • Bei der Vibrationsdämpfung von Papiermaschinen ist festgestellt worden, dass die aktive Vibrationsdämpfung neue Möglichkeiten bietet. Ein Problem ist der Mangel an aktiven Aktuatoren. Idealerweise würde man sich Aktuatoren wünschen, die die Möglichkeit zur Erzeugung großer Kräfte aufweisen und frei in der Konstruktion angeordnet sein könnten. Ein solcher Aktuator ist z. B. der sogenannte Trägheitsaktuator. Der Aktuator besteht aus einem Krafterzeugungselement und einer Masse, die elastisch an der Konstruktion angebracht ist. Wenn der Kraftaktuator eine Kraft erzeugt, wird eine Reaktionskraft auf die Masse aufgebracht, die dadurch als eine Stützfläche wirkt. Es existiert nur eine sehr begrenzte Anzahl von Aktuatoren, die Kräfte auf hohe Frequenzen erzeugen. Diesen Trägheitsaktuatoren ist gemeinsam, dass sie verhältnismäßig große Kräfte erzeugen, aber nur kleine lineare Bewegungen hervorrufen. Ein solcher Aktuator ist ein Piezo, bei dem die Länge des keramischen Elements durch Erzeugen eines elektrischen Felds über den Kristall verändert werden kann. Durch Verhindern der Längenänderung erzeugt der Aktuator eine Kraft, die seiner eigenen Steifigkeit entspricht. Aus diesem Grund ist die von dem Generator erzeugte Kraft auf ihrem Maximalwert, wenn die Längenänderung vollkommen verhindert wird, und andererseits erzeugt der Generator bei der größtmöglichen Längenänderung eine äußerst geringe Kraft. Zum Beispiel beträgt die Längenänderung des Piezos typischerweise nur ungefähr 0,1 % seiner eigenen Länge. Des Weiteren ist es aufgrund der Größe der erforderlichen Verstärkungsverhältnisse sehr schwierig, lineare Bewegungsverstärker mit einer hohen Verstärkung zu konstruieren.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zum Steuern von Vibrationen in einer Faserbahnmaschine zu erzeugen, bei welcher die Nachteile und Probleme des Standes der Technik ausgeräumt oder zumindest minimiert sind.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Beseitigung des Nachteils von Trägheitsaktuatoren aufgrund ihrer kleinen linearen Bewegungen zu schaffen.
  • Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist die Anordnung gemäß der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gekennzeichnet.
  • Bei der Anordnung zur Steuerung von Vibrationen weist die Anordnung eine Trägheitsmasse zum Aufnehmen von erzeugten Reaktionskräften und einer Trägheitskraft auf und eine der Beschleunigung der Masse entgegenwirkende Trägheitskraft wird erzeugt. Gemäß der Erfindung ist bei der Anordnung zur Steuerung von Vibrationen in einer Faserbahnmaschine gemäß der Erfindung ein linearer Bewegungsverstärker für den Trägheits- bzw. Massenaktuator hydraulisch ausgeführt.
  • Gemäß einem vorteilhaften Merkmal ist das Verstärkungsverhältnis des linearen Bewegungsverstärkers hoch, vorzugsweise 10–500.
  • Gemäß der Erfindung weist der lineare Bewegungsverstärker einen ersten und einen zweiten Kolben mit erheblich unterschiedlichen Flächen der Kolben auf und dadurch wird das hohe Verstärkungsverhältnis bei der Bewegung der Trägheitsmasse des Aktuators erzeugt. Das Flächenverhältnis des ersten und zweiten Kolbens beträgt vorzugsweise 10–500.
  • Gemäß einem vorteilhaften Merkmal beträgt der Frequenzbereich der Vibrationssteuerung und -dämpfung 10–5000 Hz.
  • Gemäß einem vorteilhaften Merkmal betragen die dynamischen Kräfte, die durch den Aktuator gemäß der Erfindung erzeugt werden, 1–50 kN, vorzugsweise 1–30 kN. Es sollte festgehalten werden, dass der Aktuator bei der Anordnung der Erfindung nichts mit der Erzeugung der statischen Kraft der tatsächlich bei der Produktion erforderlichen Wirkung bei der Faserbahnmaschine zu tun hat, wodurch die Kraft vorteilhafterweise auf den oben genannten dynamischen Kraftbereich beschränkt sein kann.
  • Gemäß einem vorteilhaften Merkmal beträgt die Masse der Trägheitsmasse 10–500 kg.
  • Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal weist der Trägheitsaktuator einen Piezoaktuator auf, bei dem, wenn sich die Länge des Piezos ändert, der erste Kolben des linearen Bewegungsverstärkers eine Bewegung ausführt, welche durch ein Ölvolumen des Verstärkers den an der Trägheitsmasse angebrachten zweiten Kolben beeinflusst.
  • Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung wird, wenn ein Piezoaktuator verwendet wird, das elektrische Feld für den Piezo durch elektronische Einrichtungen erzeugt und es kann durch eine elektronische Steuerung gesteuert werden, um die Dämpfung gemäß dem gewünschten Wirkungsprinzip zu erzeugen.
  • Gemäß einem vorteilhaften Merkmal kann die Messung der Vibrationen durch Messen der Geschwindigkeit der Montageposition durchgeführt und dadurch eine korrelierende Gegenkraft erzeugt werden. Bei der Anordnung können auch intelligente Steuersysteme, die an sich bekannt sind, zur Erzeugung einer aktiven, entgegengerichteten Kraft auf der Basis von Messungen hinsichtlich der Wirkung von Vibrationserzeugungen eingesetzt werden, wobei die entgegengerichtete Kraft dann die Vibrationen aktiv kompensiert. Das Steuersignal kann direkt oder auf der Basis eines computerbasierten Steuerungsalgorithmus erzeugt werden.
  • Die Erfindung wird vorzugsweise in einem Nip einer Faserbahnmaschine eingesetzt, wobei der Nip zwischen einer Walze und ihrem Gegenelement gebildet ist. Die Walze, welche den Nip der Faserbahnmaschine bildet, ist mit der Anordnung gemäß der Erfindung versehen, so dass die in dem Nip auftretenden Vibrationen durch den dynamischen Aktuator gesteuert und gedämpft werden. Das Gegenelement kann eine weitere Walze, eine Faserbahnrolle, ein Band, ein Schuh oder ein entsprechendes Element sein.
  • Gemäß einem bevorzugten Beispiel der Erfindung ist die Anordnung zum Steuern und Dämpfen von Vibrationen innerhalb einer Walze einer Faserbahnmaschine vorgesehen, wodurch erhebliche Einsparungen bezüglich des Raums erreicht werden, weil keine außenliegenden Tragstrukturen usw. benötigt werden. Vorzugsweise ist die Anordnung in dem axial mittleren Bereich der Walze angeordnet, wodurch die beste Steuerung und Dämpfung von Vibrationen in der Längsrichtung der Walze zur Verfügung gestellt werden und dadurch im Wesentlichen der gesamte Breitenbereich der zu behandelnden Faserbahn beeinflusst werden kann.
  • Gemäß einem vorteilhaften Beispiel ist ein Trägheitsaktuator innerhalb einer Walze, zum Beispiel einer Kalanderwalze, angeordnet, die einen Nip mit einer weiteren Walze, zum Beispiel einer weiteren Kalanderwalze, bildet, und die Faserbahn W wird über den Nip geführt und behandelt, zum Beispiel kalandriert. Bei diesem Beispiel ist der Trägheitsaktuator innerhalb der Walze zum Dämpfen von Vibrationen angeordnet, zum Beispiel Barring bzw. Vieleckigkeit. Die Walze weist einen rotierenden Mantel auf, der an der äußeren Lauffläche eines Lagers angebracht ist. Die äußere Lauffläche rotiert mit dem Mantel der Walze und die innere Lauffläche des Lagers rotiert nicht und die Rotation der inneren Lauffläche wird durch Schwerkraft verhindert, die durch Montieren eines schweren Trägheitsmassenelements, zum Beispiel 200 kg, an der inneren Lauffläche erzeugt wird. Das Trägheitsmassenelement ist in der unteren Richtung angeordnet und ermöglicht somit die Rotation der inneren Lauffläche, weil die Reibungsmomente nicht hoch genug sind, um das Massenelement von seiner unteren Position zu drehen. Als ein Kraftaktuator in dem Trägheitsaktuator ist ein Piezoaktuator vorgesehen. Andere Alternativen sind elektromagnetische Aktuatoren oder die Verwendung von magnetostriktivem Material.
  • Als ein zusätzliches Merkmal kann die Masse des Aktuators durch einen Permanentmagneten ersetzt werden. Dann können, durch Installieren des Aktuators in der Nähe von z. B. einer rotierenden Walze, Steuer- und Dämpfungskräfte für die Rolle ohne einen mechanischen Kontakt erzeugt werden.
  • Gemäß der Erfindung ist in der Anordnung ein Aktuator vorgesehen, der einen innerhalb eines Rahmens installierten Piezoaktuator aufweist, der an seinem oberen Rand an einer perforierten Platte und an seinem unteren Rand an einem ersten Kolben abgestützt bzw. gehalten ist, wobei der erste Kolben mit seiner oberen Fläche ein Ölvolumen beeinflusst, das sich in einem Raum zwischen dem Rahmen und dem Piezoaktuator zu der perforierten Platte erstreckt, welche mit gebohrten Löchern oder einer auf andere Art und Weise erzeugten offenen Fläche versehen ist, von welcher das Öl zu einem Volumen oberhalb der perforierten Platte strömen kann, und eine Trägheitsmasse für den Aktuator ist oberhalb des Rahmens derart installiert, dass an der Unterseite eines Lochs in der Mitte der Masse ein Stift angeordnet ist, der als ein zweiter Kolben wirkt, wobei der zweite Kolben gegenüber dem Ölvolumen an der Oberseite des Rahmens abgedichtet ist, und wobei der Piezo durch den ersten Kolben beeinflussende Vorspannfedern vorgespannt ist, vorzugsweise in einem Luftraum, wobei die Vorspannfedern auch die durch die Masse erzeugte Schwerkraft kompensieren.
  • Die Erfindung stellt einen Trägheitsaktuator zur Verfügung, der eine hohe Kraft erzeugt und in einem sehr kompakten Raum angeordnet ist. Dies ermöglicht das Integrieren des Aktuators, z. B. innerhalb von Lagergehäusen oder auf andere Art und Weise beschränkten Räumen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, auf welche die Erfindung jedoch nicht eng beschränkt sein soll.
  • 1 zeigt schematisch ein Beispiel eines Prinzips eines Trägheitsaktuators gemäß dem Stand der Technik.
  • 2 zeigt schematisch ein Beispiel einer bevorzugten Anordnung gemäß der Erfindung.
  • 3 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel einer bevorzugten Anordnung gemäß der Erfindung.
  • Während der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Zahlen und Zeichen verwendet, um gleiche Elemente gemäß unterschiedlichen Ansichten zu identifizieren, welche die Erfindung und ihre vorteilhaften Beispiele darstellen.
  • In 1 ist schematisch ein Beispiel eines Trägheitsaktuators 20 dargestellt, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Aktuator besteht aus einem krafterzeugenden Element 22 und einem Massenelement 21, welches mittels einer elastischen Einrichtung 23 an der Konstruktion 25 elastisch angebracht ist. Wenn das eine Kraft erzeugende Element 22 die Kraft F erzeugt, wirkt die Reaktionskraft F auf das Massenelement 21, das dann als eine Stützfläche wirkt. Die sich auf die Bewegung des Aktuators 20 beziehende Gleichung ist F = m·a + k·x, wobei F die durch die Krafterzeugungseinrichtung 22 erzeugte Kraft ist, m die Masse des Massenelements 21 ist, a die Beschleunigung der Bewegung ist, k eine elastische Konstante der elastischen Einrichtung 23 ist und x die Frequenz ist. Bei einer konstanten Frequenz ist x = X·sin (w·t), wobei w die Kreisfrequenz ist, t die Zeit ist und X die Längenänderung ist, so dass F = –m·w2·X + k·X = (k – m·w2)·X. Wenn der Betrieb oberhalb der Resonanzfrequenz des Aktuators (w2 >> k/m) ist, ist die Reaktion bzw. die Antwort ungefähr F = –m·w2·X => –X = F/(w2·m).
  • Wenn auf eine Kraft von z. B. 5 kN auf der Frequenz von ungefähr 100 Hz gezielt und die Masse von 10 kg verwendet wird, muss die Masse mit einer Bewegung versehen sein, welche die Größe von X = 5000 N/((100·2·PI)2·10 kg) = 1,27 mm hat.
  • Wenn gewünscht ist, dass die oben genannte Längenänderung von 1,27 mm direkt von zum Beispiel einem Piezo erzeugt werden soll, würde es einen Piezo mit der Länge von 1270 mm erfordern, weil die Längenänderung des Piezos ungefähr 0,1 % seiner eigenen Länge beträgt. Dann würde der Piezo jedoch überhaupt keine Kraft bei der maximalen Bewegung erzeugen. Wenn z. B. ein Piezo mit der Länge von 100 mm und dem Durchmesser von 16 mm zur Verwendung ausgewählt werden würde, wäre es möglich, eine Bewegung von 100 µm oder eine Kraft von 12 kN (die Bewegung verhindert) zu erzeugen. Wenn man auf eine Kraft von 5 kN zielt, erzeugt der Piezo am Maximum eine Bewgung von 7 kN/12 kN·100 µm = 58 µm. Somit würde der Trägheitsaktuator einen linearen Bewegungsverstärker mit der Verstärkung von 22 erfordern.
  • In dem schematischen Beispiel von 2 weist der Aktuator 10 gemäß einem vorteilhaften Beispiel der Erfindung einen Rahmen 15 auf, wobei innerhalb des Rahmens 15 ein Piezoaktuator 12 installiert ist, der an seinem oberen Ende von einer perforierten Platte 16 und an seinem unteren Ende an einem ersten Kolben 13 gehalten ist, der so angeordnet ist, dass er durch Vorspannfedern 18 an dem Rahmen 15 gehalten ist. Der erste Kolben 13 beeinflusst mit seiner oberen Fläche ein Ölvolumen 14. Das Ölvolumen 14 erstreckt sich in einem Raum zwischen dem Rahmen 15 und dem Piezoaktuator 12 zu der perforierten Platte 16, in welche Löcher gebohrt sind oder welche auf andere Art und Weise mit einer offenen Fläche versehen ist, durch welche das Öl in der Lage ist, zu dem Ölvolumen 14 oberhalb der perforierten Platte 16 zu strömen. Eine Trägheitsmasse 11 des Aktuators 10 ist oberhalb des Rahmens 15 installiert, so dass in der Mitte der Masse 11 ein Stift in dem Ölvolumen 14 angeordnet ist, wobei der Stift als ein zweiter Kolben 17 wirkt bzw. betrieben wird. Der zweite Kolben 17 ist durch eine Dichtung 19 gegenüber dem Ölvolumen 14 an der Oberseite des Rahmens 15 abgedichtet. Das Ölvolumen 14 ist auch durch die Dichtung 19 zwischen dem Rahmen 15 und dem ersten Kolben 13 und zwischen dem Rahmen und dem Piezoaktuator 12 abgedichtet.
  • Weil sich die Länge des Piezos 12 ändert, macht der erste Kolben 14 eine Bewegung, welche durch das Ölvolumen 14 den an der Masse 11 angebrachten zweiten Kolben 13 beeinflusst. Weil die Flächen der Kolben 13; 17 erheblich unterschiedlich sind, wird bei der Bewegung der Masse 11 ein hohes Verstärkungsverhältnis erzeugt.
  • Weil der Piezo 12 keine Zugkräfte erzeugen kann, wird der Piezo 12 durch die Vorspannfedern 18 vorgespannt, welche den ersten Kolben 17 in einem Luftraum 41 innerhalb des Rahmens 15 beeinflussen. Diese Federn 18 kompensieren auch die durch die Masse 11 verursachte Schwerkraft.
  • In dem schematischen Beispiel von 3 ist ein Trägheitsaktuator 10 gemäß einem vorteilhaften Beispiel der Erfindung in Verbindung mit einer Walze 31, zum Beispiel einer Kalanderwalze, die einen Nip N mit einer anderen Walze 32, zum Beispiel einer weiteren Kalanderwalze, bildet, dargestellt. Die Faserbahn W wird über den Nip N geführt und behandelt, zum Beispiel kalandriert. In diesem Beispiel ist der Trägheitsaktuator 10 innerhalb der Walze 31 zur Dämpfung von Vibration angeordnet, zum Beispiel Barring. Die Walze 31 weist einen rotierenden Mantel 33 auf, der an der äußeren Lauffläche 34 eines Lagers 37 angebracht ist. Die äußere Lauffläche 34 rotiert mit dem Mantel 33 der Walze 31, aber die innere Lauffläche 35 des Lagers 37 rotiert nicht und die Rotation der inneren Lauffläche 35 wird durch die Schwerkraft verhindert, die durch Montieren eines schweren Trägheitsmassenelements 11, zum Beispiel 200 kg, an der inneren Lauffläche 35 erzeugt wird. Das Trägheitsmassenelement 11 ist in der Richtung nach unten ausgerichtet und beeinflusst die Rotation der inneren Lauffläche 35, weil die Reibungsmomente nicht genug sind, um das Massenelement 11 von seiner unteren Position zu drehen. Als ein Kraftaktuator ist in dem Trägheitsaktuator ein Piezoaktuator 12 vorgesehen. Als Kraftaktuatoren können auch andere linear Aktuatoren verwendet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 01/50030 A1 [0003]
    • WO 2006/040399 A1 [0004]
    • US 5487715 [0005]
    • US 596189 [0006]
    • DE 102007041725 A1 [0007]

Claims (8)

  1. Anordnung zur Steuerung von Vibrationen in einem Nip einer Faserbahnmaschine in einer Faserbahnmaschine, wobei die Anordnung einen Trägheitsaktuator (10) zur Steuerung der Vibrationen aufweist, der ein Krafterzeugungselement (12) und ein Massenelement (11) aufweist das elastisch mittels einer elastischen Einrichtung (18) an einem Rahmen (15) angebracht ist, wobei eine Trägheitsmasse (11) als das Massenelement zur Aufnahme der durch die Vibrationen erzeugten Kräfte und ein Piezoaktuator (12) als das Krafterzeugungselement (12) des Trägheitsaktuators (10) dient, um eine Trägheitskraft zu erzeugen, welche der Beschleunigung der Trägheitsmasse (11) entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Steuerung von Vibrationen innerhalb einer Walze (31) der Faserbahnmaschine angeordnet ist, wobei in der Anordnung ein linearer Bewegungsverstärker für den Trägheitsaktuator (10) hydraulisch ausgeführt ist und einen ersten und einen zweiten Kolben (13, 17) mit einem Flächenverhältnis des ersten und zweiten Kolbens (13, 17) von 10–500 zur Erzeugung eines hohen Verstärkungsverhältnisses bei der Bewegung der Trägheitsmasse (11) aufweist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsverhältnis des linearen Bewegungsverstärkers 10–500 beträgt.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anordnung der Frequenzbereich der Vibrationssteuerung und -dämpfung 10–5000 Hz beträgt.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Aktuator (10) erzeugten dynamischen Kräfte 1–50 kN, vorzugsweise 1–30 kN, betragen.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse der Trägheitsmasse (11) 10–500 kg beträgt.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägheitsaktuator einen Piezoaktuator (12) aufweist, bei dem, wenn sich die Länge des Piezos ändert, der erste Kolben (13) des linearen Bewegungsverstärkers eine Bewegung ausführt, welche durch ein Ölvolumen (14) des Verstärkers den an der Trägheitsmasse (11) angebrachten zweiten Kolben (17) beeinflusst.
  7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (31) einen rotierenden Mantel (33) aufweist, der durch eine äußere Lauffläche (34) eines Lagers (37) abgestützt ist, wobei die äußere Lauffläche (34) mit dem Mantel (33) der Walze (31) rotiert, wobei die innere Lauffläche (35) des Lagers (37) nicht rotierend ist, und wobei die Rotation der inneren Lauffläche (35) durch die Schwerkraft verhindert wird, die durch die auf der inneren Lauffläche (35) angeordnete Trägheitsmasse (11) erzeugt wird.
  8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktuator (12) durch Vorspannfedern (18) vorgespannt ist, welche den ersten Kolben (13) beeinflussen, und dass die Vorspannfedern (18) auch die durch die Masse (11) verursachte Schwerkraft kompensiert.
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