DE3316008C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beseitigung der durch Fremdvibrationen entstehenden Schwingungen des Stoffauflaufgehäuses einer Papiermaschine, welche eine Schwingungen absorbierende Einrichtung umfaßt.

Schwankungen im Basisgewicht von Papier in Maschinenrichtung war bei der Herstellung von hochwertigem Feinpapier und daraus hergestellten Papierbögen schon immer ein ernstes Problem. Die Basisgewichtschwankung kann von Vibrationen des Stoffauflaufgehäuses mit erzwungenen oder natürlichen Frequenzen herrühren, wobei diese Vibrationen von in der Nähe des Stoffauflaufgehäuses gelegenen Vibrationsquellen her übertragen werden. Vibrationen des Stoffauflaufgehäuses müssen vermieden werden, wenn man hochwertige, einheitliche und ein gleichförmiges Basisgewicht aufweisende Papierbögen herstellen möchte, und die Papierbahn muß während der gesamten Produktion überwacht werden, insbesondere deren Flächengewicht.

Vorrichtungen zur Beseitigung von Schwingungen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sind aus "Pulp and Paper Canada", Nr. 12, Dezember 1979, Seiten 101 bis 104, bekannt. Schwingungen, insbesondere Schallschwingungen, können dabei durch Interferenz, Absorption oder Reflexion beseitigt oder gedämpft werden. Bei der Beseitigung durch Interferenz wird einer Schwingung eine andere derselben Frequenz und Amplitude überlagert, jedoch um eine halbe Wellenlänge versetzt. Dies funktioniert jedoch nur innerhalb eines kleines Frequenzbereiches zufriedenstellend. Bei der Absorption wird Schwingung in Wärme überführt. Die Dämpfung der Schwingung erfolgt dabei über einen weiten Frequenzbereich, jedoch ist die Reduktion der Amplitude gering. Die Schwingungsbeseitigung durch Reflexion wirkt über einen weiten Frequenzbereich und zeigt eine starke Abnahme der Amplitude.

Schwingungstilger, welche Resonanzschwingungen rein dynamisch bekämpfen, sind aus Lueger, Lexikon der Fahrzeugtechnik, Band 12, Seite 591, Ziffer 6, bekannt. Dazu ist ausgesagt, daß man bei einem Drehschwingungs- System am freien Ende eine zusätzliche Masse elastisch ankoppeln und so abstimmen kann, daß das übrige System bei einer bestimmten Drehzahl vollkommen schwingungsfrei bleibt. Nachteilig ist, daß die Wirkung nur bei einer bestimmten Drehzahl eintritt, und außerdem, daß durch die Zusatzmasse eine weitere Eigenfrequenz entsteht. Dieser Nachteil läßt sich vermeiden, indem die Zusatzmasse als kurzes Pendel an ein rotierendes Teil des Systems angehängt wird. Durch die Fliehkraft ändert sie ihre Eigenfrequenz proportional der Drehzahl.

Ferner sind aus der US-PS 34 87 720 eine Einrichtung zum Dämpfen von Biegeschwingungen einer rotierenden Bohrstange, und aus der US-PS 40 47 676 eine schwingungsgedämpfte Wickelvorrichtung bekannt.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Schwingungsenergie des Stoffauflaufgehäuses einer Papiermaschine rein dynamisch zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Das Stoffauflaufgehäuse, in der Praxis meistens Stoffauflaufkasten genannt, weist mehrere Starrkörpervibrationen natürlicher Frequenzen in Translations- und rotierenden Formen sowie mehrere abgewandelte, natürliche Frequenzen auf. Diese natürlichen Frequenzen hängen sehr von den Gegebenheiten an den Montageanschlüssen des Stoffauflaufgehäuses ab. Vibrationserregerquellen können bei Frequenzen arbeiten, welche nahe bei diesen natürlichen Frequenzen liegen und können die Vibrationen entweder durch Flüssigkeitsströme oder durch die mechanische Konstruktion selbst auf das Stoffauflaufgehäuse übertragen.

Die dominierende mechanische Vibrationsfrequenz kann genau gemessen werden. Dies wird durch Mittel zur Beobachtung der Faserlage auf der Papierbahn gemacht. Wenn die Faserlage durch Fremdvibratinsquellen gestört wird, ergeben sich in der Papierbahn ungleichmäßige Faserablagerungen, die zu Streifen führen, welche sich quer über die Breite der Papierbahn erstrecken. Die im Stoffauflaufgehäuse erscheinenden Frequenzen können optisch durch Abmessen der Zwischenräume zwischen diesen Streifen bestimmt werden.

Die von externen Vibrationsquellen herrührenden Vibrationen erregen das Stoffauflaufgehäuse nicht notwendigerweise mit einer natürlichen Frequenz. Die Vibrationen können starren Konstruktionsteilen aufgezwungen werden. Es ist demzufolge nicht nötig, Maßnahmen betreffend einer kritischen Dämpfung der Vibrationserregung oder für eine sehr begrenzte Dämpfung vorzusehen. Die besten Ergebnisse erhält man, wenn die Dämpfungscharakteristik irgendwo zwischen den beiden liegt. Wichtig ist, daß der dynamische Absorber bzw. Schwingungstilger am Stoffauflaufgehäuse einen Knoten bildet und dadurch Energie selbst bei erzwungenen Vibrationsfrequenzen absorbiert.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Stoffauflauf­ gehäuses mit einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Rückenansicht der Anordnung von Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt in vergrößertem Maß­ stab dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine teilweise in Seitenansicht und teil­ weise im Schnitt gezeigte weitere Aus­ führungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 5a-5d graphische Darstellungen von Schwingungs­ amplituden in Abhängigkeit von Frequenzen zur Erläuterung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine schwenkbare Stoffauflaufanordnung, sowohl selbstverständlich die Vorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit jeder Art von Stoffauflaufanordnung ver­ wendet werden kann, welche Fremdvibrationen ausgesetzt ist.

Bei der in Fig. 1 gezeigten besonderen Ausführungsform enthält die Stoffauflaufanordnung ein Stoffauflaufgehäuse 10 mit einer hydraulischen Stoffauflaufkammer 11 und einer Stoffabgabekammer, welche in einer Abgabemündung 12 endet, über welche der Stoff bzw. die Fasersuspension auf ein bewegtes Sieb 13 abgegeben wird, welches über eine Walze 14 läuft. Die Stoffauflaufanordnung ist um eine Schwenkachse 15 schwenkbar, die in einem am Boden 17 befestigten Lager 16 gelagert ist. Dadurch ist eine begrenzte Schwenkbewegung um die Schwenkachse 15 mittels einer Hebevorrichtung 18 möglich, die am Boden 17 befestigt ist.

Die Stoffauflaufanordnung von Fig. 1 ist verschiedenen Vibrationsarten in verschiedenen Ebenen ausgesetzt. Es gibt eine Vibration, welche durch das hydraulische System in Maschinenrichtung übertragen wird, und andere Vibrationsquellen, deren Vibrationen in Maschinenquer­ richtung kompensiert werden müssen. Eine nochmals weitere Vibrationsquelle ist durch Schüttelbewegungen des Stoffauflaufgehäuses um die Schwenkachse gegeben.

Zur Verringerung der nachteiligen Wirkung dieser verschiedenen Vibrationsenergiequellen auf die Faserablagerung ist das in Fig. 1 gezeigte Stoffauflaufgehäuse mit drei Sätzen 19, 20, 21 von Schwingungstilgern versehen. Der erste Satz 19 ist an der Gehäuserückseite angeordnet und wirkt Vibrationen in Maschinenlängsrichtung entgegen. Ein zweiter Satz 20 dient zur Kompensation von Vibrationen in einer Vertikalebene.

Der dritte Satz 21 dient zur Erfassung von Vibrationen in horizontaler Maschinenquerrichtung.

Der erste Satz 19 von Schwingungstilgern für Vibrationen in Maschinenlängsrichtung ist deutlicher in Fig. 2 dargestellt. Aus dieser Figur geht hervor, daß dieser Satz 19 eine Reihe von drei Schwingungstilgern aufweist, die auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind. Der erste Schwingungstilger besteht aus einem Gewicht 22, das an einem Paar von elastischen Stützen 23 und 24 befestigt ist, welche von Bügeln 25 und 26 gehalten werden. Der mittlere Schwingungstilger kann ein geringfügig größeres Gewicht 27 aufweisen, welches an einem Paar von elastischen Stützen 28 und 29 befestigt iswt, die von Bügeln 30 und 31 gehalten werden. Schließlich besteht der dritte Vibrationen absorbierende Schwingungstilger aus einem noch größeren Gewicht bzw. einer noch größeren Masse 32, die an einem Paar von elastischen Stützen 33 und 34 zwischen Bügeln 35 und 36 befestigt ist. Diese endseitige Anordnung ist deutlicher in Fig. 3 dargestellt. Aus dieser Figur geht hervor, daß die elastischen bzw. federelastischen Stützen 33 und 34 innerhalb der Bügel 35 und 36 mit Stellschrauben 37 und 38 in ihrer Lage fixiert sind.

Die Kombination von dem Gewicht 32 und den federelastischen Stützen 33 und 34 bilden praktisch eine Feder- und Dämpfer- Anordnung, welche über einen begrenzten Frequenzbereich Vibrationsenergie absorbieren kann.

Aus Fig. 5a ist eine idealisierte Situation ersichtlich, bei welcher die Amplitude von Vibrationen des Stoffauflaufgehäuses bei einer einzigen Frequenz fc einen Spitzenwert hat. Durch Verwendung eines einzigen, auf die Frequenz fc getunten bzw. abgestimmten Schwingungstilgers, beispielsweise 27, 28, 29, 30, 31, werden zwei Seitenbänder mit den Frequenzen f 1 und f 2 erzeugt, wie dies in Fig. 5b dargestellt ist. Die Frequenzen der Seitenbänder sind von den mechanischen Eigenschaften des verwendeten Schwingungstilgers abhängig. In jedem Falle wird die Vibrationsamplitude auf einen annehmbaren Wert reduziert.

In der Praxis vibriert das Stoffauflaufgehäuse jedoch normalerweise mit einer Vielzahl von ähnlichen Amplituden verschiedener Frequenzen in einem ziemlich engen Frequenzband, wie dies in Fig. 5c gezeigt ist. Wenn nun drei Schwingungstilger verwendet werden, von welchen der erste auf die Mittelfrequenz fc und die beiden anderen auf die theoretischen Seitenbandfrequenzen f 1 und f 2 abgestimmt sind, von welchen man weiß, daß sie vom ersten Schwingungstilger erzeugt werden, dann wird die Vibrationsamplitude sehr stark entsprechend Fig. 5d reduziert, so daß Vibrationen kein Problem mehr darstellen.

Zurückkommend auf Fig. 2 ist ersichtlich, daß der mittlere Schwingungstilger mit dem Gewicht 27 auf die Grundfrequenz abgestimmt werden kann, während der Schwingungstilger auf der linken Seite auf ein niedrigeres Seitenband bzw. auf eine Differenzfrequenz abgestimmt und der rechte Schwingungstilger auf ein höheres Band bzw. auf eine Summenfrequenz abgestimmt wird.

Das Abstimmen oder Tunen der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Anordnungen kann entweder durch Veränderung der Menge an Masse oder durch Änderung der effektiven Länge der elastischen Stützen beispielsweise 33 und 34 erfolgen. Diese Stützen bestehen aus einem federelastischen Material wie beispielsweise Butylgummi oder Neopren, da diese Materialien nicht nur als Federn dienen, sondern auch in sich selbst Vibrationen absorbieren.

Nun wieder zurück zu Fig. 1, in welcher der Vibrationen absorbierende Satz 20 von Schwingungstilgern so angeordnet ist, daß er Vibrationen in Vertikalrichtung absorbieren kann. Er enthält ein Paar Gewichte 41 und 42, welche von elastischen Stützen 43 und 44 getragen werden, die starr an Bügeln 45 befestigt sind, die ihrerseits auf der Oberseite des Stoffauflaufgehäuses angebracht sind.

In ähnlicher Weise kann der Vibrationen absorbierende Satz 21 von Schwingungstilgern aus mehreren Schwingungstilgern bestehen, die ein Gewicht 46 enthalten, welches an einem Paar von elastischen Stützen 47 und 48 befestigt ist, die ihrerseits zwischen Bügeln 49 und 50 angebracht sind. Jeder dieser Schwingungstilger kann auf eine Grundfrequenz abgestimmt sein, welche für die Vibrationsenergie charakteristisch ist, die in der Ebene auftritt, in welcher der Schwingungstilger angeordnet ist.

Eine abgewandelte Ausführungsform einer Schwingungstilger- Vorrichtung nach der Erfindung zeigt Fig. 4 der Zeichnungen. Diese Ausführungsform verwendet eine Spiralfeder 51, deren Enden in Gewindebohrungen 52 und 53 aufgenommen sind, welche in einem Paar von Gewichten 54 und 55 gebildet sind. Die Feder wird in einem Montagebügel 57 mittels einer Schraube 58 gehalten. Die wirksame Länge der Feder kann dadurch verändert werden, daß ihr Federende mehr oder weniger weit in die Gewindebohrung 52 eingeschraubt wird. Dadurch können die dynamischen Eigenschaften des Schwingungstilgers in der gleichen Weise wirksam verändert werden, wie dies bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen durch Einstellung der Länge der elastischen Stützen möglich ist.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Beseitigung der durch Fremdvibrationen entstehenden Schwingungen des Stoffauflaufgehäuses einer Papiermaschine, welche eine Schwingungen absorbierende Einrichtung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus wenigstens zwei Schwingungstilgern (19, 20, 21) besteht, von denen einer (19) den in Maschinenlängsrichtung und der andere (21) den in Maschinenquerrichtung entstehenden Vibrationen entgegenwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Schwingungstilger (19, 20, 21) auf die Grundfrequenz der Vibrationen abgestimmt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Schwingungstilger (19, 20, 21) auf eine Seitenbandfrequenz abgestimmt ist, die durch Modulation des Grundfrequenz-Schwingungstilgers erzeugt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Schwingungstilger (19, 20, 21) auf ein niedrigeres und der andere auf ein höheres Seitenband abgestimmt ist.