DE4318234C2 - Schüttelbock - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schüttelbock mit einer Betäti­ gungsvorrichtung zum Versetzen einer rotierenden Masse in eine überwiegend eindimensionale, hin- und hergehende Zwangsbewegung von wählbarer Länge in horizontaler Richtung, insbesondere zum Schütteln von schweren, zur Führung eines Siebes dienenden Walzen einer Papiermaschine, wobei die Be­ tätigungsvorrichtung aus einer Aktionseinheit mit mindestens einem Elektromagneten und einer Reaktionseinheit besteht und sowohl die Aktionseinheit als auch die Reaktionseinheit hori­ zontal beweglich gelagert und die Aktionseinheit oder die Reaktionseinheit mit der rotierenden Masse kraftschlüssig kuppelbar ist.

Ein Schüttelbock dieser Art ist aus der DE-PS 6 77 169 bekannt und besteht im wesentlichen aus einer Aktionseinheit und einer Reaktionseinheit, die durch eine Schraubenfeder miteinan­ der verbunden sind. Die Aktionseinheit und die Reaktionsein­ heit umfassen im wesentlichen jeweils einen Anker und einen Elektromagneten, die auf entgegengesetzten Stirnseiten der Schraubenfeder so angeordnet sind, daß sich der Anker der Re­ aktionseinheit und der Elektromagnet der Aktionseinheit auf der einen und der Anker der Aktionseinheit und der Elektro­ magnet der Reaktionseinheit auf der anderen Schraubenfeder­ seite befinden und der Elektromagnet der einen Einheit je­ weils den Anker der anderen Einheit umgibt.

Um die an der Reaktionseinheit befestigte Walze in horizonta­ ler Richtung hin und her zu bewegen, werden die beiden Elek­ tromagneten periodisch mit Wechselstrom erregt und dadurch das Schwingungssystem aus Aktionseinheit, Reaktionseinheit und Schraubenfeder zu Schwingungen angeregt.

Dabei wird der Schüttelbock in Resonanz betrieben, indem die Frequenz des die Elektromagnete erregenden Wechselstroms gleich der Eigenfrequenz des Schwingungssystems gewählt wird.

Nachteilig bei diesem bekannten Schüttelbock ist, daß er lediglich bei dieser durch die Eigenschaften des Systems festgelegten Resonanzfrequenz betrieben werden kann und daher die Einsatzmöglichkeiten des Schüttelbocks begrenzt sind.

Aus der DE-PS 37 27 742 ist ein weiterer Schüttelbock be­ kannt, der zum Schütteln von schweren Walzen einer Papier­ maschine benutzt wird. Die Schüttelbewegung erfolgt hier in horizontaler Richtung, wobei wegen der unveränderlichen Länge des Papiermaschinen-Siebes eine eindimensionale Bewegung quer zur Laufrichtung mit zwei Umkehrpunkten erzeugt wird. Das Schütteln der großen Masse der Walzen in ihrer axialen, d. h. horizontalen Richtung, verursacht bei dem ständigen hin- und hergehenden Beschleunigen und Bremsen der Masse entsprechend große Erschütterungen, die über die Konstruk­ tion der Maschine von der Unterlage der Maschine aufgenommen werden müssen. Dies beeinträchtigt und belastet das ganze Gebäude, in dem die Maschine aufgestellt ist.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist ferner, daß die an­ triebsseitig vorliegende Rotationsbewegung mit Hilfe aufwen­ diger und damit auch verschleißanfälliger, im Regelfall Kur­ belstangen erfordernder Einrichtungen in eine Translations­ bewegung umgewandelt werden müssen, was auch wesentlich zu einem Auftreten der unerwünschten Schwingungen und Vibratio­ nen beiträgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schüttelbock der ein­ gangs angegebenen Art anzugeben, bei dem das zeitliche Ver­ halten der hin- und hergehenden Zwangsbewegung veränderbar und diese Veränderung einfach durchzuführen ist.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß die Reaktionseinheit wenigstens einen im Magnet­ feld des Elektromagneten angeordneten weiteren Magneten, ins­ besondere einen ringförmigen Permanentmagneten, aufweist und in Abhängigkeit von dem Polaritätswechsel des der Erreger­ wicklung des Elektromagneten der Aktionseinheit zugeführten Stromes hin- und herbewegbar ist.

Erfindungsgemäß wird die notwendige Kopplung zwischen Aktionseinheit und Reaktionseinheit durch die Wechselwirkung der elektromagnetischen Felder des Elektromagneten und dem im Feld von diesem angeordneten Permanentmagneten bewirkt. Diese Art der Kopplung ermöglicht auf vorteilhafte Weise eine einfache und schnelle Anpassung der Schüttelfrequenz an die jeweiligen Anforderungen, die an den Schüttelbock im Rah­ men einer bestimmten Anwendung gestellt werden, indem ein­ fach die Frequenz des der Erregerwicklung des Elektromagne­ ten zugeführten Stroms verändert wird. Auf diese Weise kann die Schüttelfrequenz sogar während des Betriebs des Schüttel­ bocks variiert werden.

Diese Flexibilität ermöglicht insbesondere bei der Verwen­ dung des erfindungsgemäßen Schüttelbocks in einer Papierma­ schine eine Optimierung der zur Entwässerung eingesetzten Schüttelprozesse, wodurch auf vorteilhafte Weise die Quali­ tät der herzustellenden Papierbahn verbessert wird.

Der erfindungsgemäße Schüttelbock kann sowohl als separate, mit der rotierenden Masse kuppelbare Einheit als auch als in die rotierende Masse integrierte Einheit ausgebildet sein.

Im Falle der Integration der Einheit in eine zur Führung eines Siebes dienende Walze einer Papiermaschine wird nicht nur eine besonders kompakte Gesamtanordnung erhalten, son­ dern auch erreicht, daß nur noch der Walzenmantel der betref­ fenden Walze in Bewegung versetzt werden muß, was sich so­ wohl hinsichtlich der benötigten Antriebsenergien als auch der auf das Fundament bzw. Gebäude einwirkenden Vibrationen vorteilhaft auswirkt.

Bevorzugt ist der Elektromagnet ringförmig ausgebildet, und die Reaktionseinheit ist zweckmäßigerweise relativ zum Elektromagneten drehbar gelagert.

Der Aktionseinheit sind vorzugsweise beidendig justierend wirkende Rückstellfederorgane zugeordnet, die einem Auswan­ dern der Aktionseinheit entgegenwirken.

Insbesondere dann, wenn ein Abwandern einer großen Masse ver­ hindert werden muß, wie dies beispielsweise bei einer Brust­ walze der Fall ist, wird vorzugsweise eine insbesondere be­ rührungsfrei arbeitende Meßvorrichtung für den Abstand zwi­ schen der rotierenden Masse und einem seitlichen raumfesten Ort vorgesehen, deren Meßsignal auf Mittel einwirken kann, die den Winkel, den die Aktionseinheit relativ zur Waagerech­ ten einnimmt, so verändern, daß der Mittelwert des Abstandes zeitlich betrachtet im wesentlichen gleich bleibt.

Der zeitliche Mittelwert der erhaltenden Meßwerte zeigt an, daß ein Abwandern des Walzenmantels in eine bestimmte Rich­ tung erfolgt, worauf dann der Winkel, den die Aktionseinheit relativ zur Waagerechten einnimmt, geringfügig so verändert werden kann, daß eine durch das Gewicht erzeugte Querkompo­ nente entsteht, die dafür sorgt, daß der Walzenmantel wieder zurückwandert.

Die Vorteile dieser Ausführungsvariante bestehen in der Exaktheit der Einstellung, der Schonung des Papiermaschinen­ siebes sowie in der Vermeidung der Übertragung zusätzlicher Vibrationen auf das Gebäudefundament. Da die erforderlichen Winkeländerungen sehr gering sind, kann die Realisierung mit einem geringen mechanischen Aufwand erfolgen. Beispielsweise kann ein elastisch verformbarer Lagerbock vorgesehen sein, an dem ein Hydraulikzylinder angreift.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Er­ findung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der der Schüttelbock in eine Brustwalze einer Papiermaschine integriert ist, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform, bei der der Schüttelbock als separate, mit der rotierenden und zu schüttelnden Masse kuppelbare Einheit ausge­ bildet ist.

Fig. 1 zeigt eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 ge­ kennzeichnete Aktionseinheit und eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 2 gekennzeichnete Reaktionseinheit, wobei die Aktionseinheit von einem Joch 5 einer Brustwalze mit daran angebrachtem Elektromagneten 3 und die Reaktionseinheit von dem Walzenmantel 9 der Brustwalze gebildet ist, die innensei­ tig zwei beabstandete, beiderseits des Elektromagneten 3 ge­ legene Permanentmagnete 4 in Ringform trägt.

Das Joch 5, an dem der Elektromagnet 3 oder eventuell mehre­ re Elektromagneten fest angebracht ist bzw. sind, ist in Lagern 6 so gelagert, daß eine horizontale Schwingung mög­ lich ist.

Der rotierende Walzenmantel 9, an dem die Ringmagneten 4 befestigt sind, ist derart gelagert, daß neben der Drehbe­ wegung dieses Mantels 9 auch eine horizontale Schwingung möglich ist, wobei dieses Lager in der schematischen Zeichnung nicht dargestellt ist.

Die Energiezuführung zum Elektromagneten 3 kann über eine ebenfalls nicht dargestellte Zweidrahtleitung erfolgen, die über das Joch 5 nach außen geführt ist.

An beiden Enden des Jochs 5 können ggf. Ausgleichsmassen 7 angebracht sein.

Während des Betriebs wird im Regelfall ein seitliches Abwan­ dern der schwingenden Massen durch die Wirkung des die Brust­ walze umschlingenden Siebes verhindert. Falls diese sich zwangsläufig ergebende Wirkung des Siebes nicht ausreichend ist, können Justierfedern 8 vorgesehen sein, die beispiels­ weise als Blattfedern ausgebildet sind und an den Enden des Jochs 5 bzw. dort vorgesehenen Ausgleichsmassen 7 angreifen und die Anordnung in Position halten.

Wird der integrierte Schüttelbock nach Fig. 1 in Betrieb ge­ setzt, so stellen der Walzenmantel 9 und das Joch 5 mit ih­ ren jeweiligen Gesamtmassen ein in sich geschlossenes Schwin­ gungssystem dar. Gedämpft werden die durch das Zusammenwir­ ken des periodisch erregten Elektromagneten 3 mit den Perma­ nentmagneten 4 erzeugten Schwingungen durch das den Mantel 9 umschlingende Sieb, die nicht dargestellte Lagerung zwischen Mantel 9 und Joch 5 sowie die in den Lagern 6 auftretende Reibung und ggf. durch die erforderlichen Justierfedern 8.

Die Justierung zwischen dem Walzenmantel 1 und dem Joch 5 erfolgt auch im ausgeschalteten Zustand der Aktionseinheit, d. h. bei nicht erregtem Elektromagneten 3 durch die beiden Ringmagnete 4, die sich gleichpolig gegenüberstehen müssen, und dem magnetisierten Polkern des Elektromagneten 3 auf dem Joch 5.

Mit polwechselnder Erregung des Elektromagneten 3 wird das Gesamtsystem in den jeweils gewünschten Schwingungszustand versetzt, wobei Amplitude und Frequenz der sich einstellen­ den Schwingungen elektrisch einstellbar bzw. vorgebbar sind.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform eines eine separate Einheit darstellenden Schüttelbocks unterscheidet sich hinsichtlich der Funktion praktisch nicht von der bereits be­ schriebenen integrierten Ausführungsform nach Fig. 1, aber bei diesem Ausführungsbeispiel sind die ringförmigen Perma­ nentmagneten 4 gegenseitig beabstandet auf dem wiederum dreh­ bar und axial verschieblich gelagerten Joch 5 angeordnet, so daß das Joch 5 zusammen mit den Permanentmagneten 4 die Reaktionseinheit 2 bildet.

Als Aktionseinheit wirkt ein zylindrisches Trägerorgan 11 für den Elektromagneten 3, der innenliegend starr mit dem Trägerorgan 11 verbunden und zwischen den Permanentmagneten 4 der Reaktionseinheit 2 gelegen ist.

Eventuell erforderliche Ausgleichsgewichte 7 sind in diesem Falle an beiden Enden des zylindrischen Trägerorgans 11 vor­ gesehen, und mit diesem Trägerorgan 11 können erforderlichen­ falls auch beidendig angreifende Justierfedern 8 zusammen­ wirken.

Das zylindrische Trägerorgan ist analog dem Walzenmantel der Ausführungsform nach Fig. 1 axial verschieblich gelagert, wobei diese Lagerung nicht dargestellt ist, aber entspre­ chend der Ausführungsform nach Fig. 1 dazu führt, daß im Betrieb ein in sich geschlossenes Schwingungssystem erhalten wird. Die in Schwingung zu versetzende Masse 10 ist mit diesem eine separate Einheit darstellenden Schüttelbock über das Joch 5 gekoppelt, und bei dieser Masse 10 kann es sich um eine herkömmliche Brustwalze einer Papiermaschine handeln.

Auch für diese Ausführungsvariante gilt, daß ausschließlich Translationsbewegungen erzeugt werden und demgemäß keinerlei Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine Translations­ bewegung erforderlich ist, so daß auch die auftretenden, sich auf Fundament bzw. Gebäude negativ auswirkenden Vibra­ tionen und Schwingungen weitestgehend vermieden sind.

Claims (11)

1. Schüttelbock mit einer Betätigungsvorrichtung zum Ver­ setzen einer rotierenden Masse in eine überwiegend ein­ dimensionale, hin- und hergehende Zwangsbewegung von wählbarer Länge in horizontaler Richtung, insbesondere zum Schütteln von schweren, zur Führung eines Siebes dienenden Walzen einer Papiermaschine, wobei die Betäti­ gungsvorrichtung aus einer Aktionseinheit (1) mit zumin­ dest einem Elektromagneten (3) und einer Reaktionsein­ heit (2) besteht und sowohl die Aktionseinheit (1) als auch die Reaktionseinheit (2) horizontal beweglich gela­ gert und die Aktionseinheit (1) oder die Reaktionsein­ heit (2) mit der rotierenden Masse kraftschlüssig kuppel­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionseinheit (2) wenigstens einen im Magnet­ feld des Elektromagneten (3) angeordneten weiteren Ma­ gneten, insbesondere ringförmigen Permanentmagneten (4) aufweist und in Abhängigkeit von dem Polaritätswechsel des der Erregerwicklung des Elektromagneten (3) der Aktionseinheit (1) zugeführten Stromes hin- und herbeweg­ bar ist.

2. Schüttelbock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (3) ringförmig ausgebildet ist.

3. Schüttelbock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionseinheit (2) relativ zum Elektromagneten (3) drehbar gelagert ist.

4. Schüttelbock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionseinheit (2) zumindest ein Paar gegensei­ tig beabstandeter, auf einem dreh- und verschiebbar gela­ gerten Joch (5) angebrachter Ringmagneten (4) aufweist, zwischen denen der ringförmige Elektromagnet (3) der Aktionseinheit (1) gelegen ist.

5. Schüttelbock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktionseinheit (1) beidendig mit Ausgleichsge­ wichten (7) versehen ist.

6. Schüttelbock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Aktionseinheit (1) beidendig justierend wir­ kende Rückstellfederorgane (8) angreifen.

7. Schüttelbock nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine insbesondere berührungsfrei arbeitende Meßvor­ richtung für den Abstand zwischen der rotierenden Masse und einem seitlichen, raumfesten Ort vorgesehen ist, de­ ren Meßsignal auf Mittel einwirken kann, die den Winkel, den die Aktionseinheit (1) relativ zur Waagrechten ein­ nimmt, so verändern, daß der Mittelwert des Abstandes zeitlich betrachtet im wesentlichen gleich bleibt.

8. Schüttelbock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionseinheit (2) radial innerhalb der Ak­ tionseinheit (1) angeordnet und mit der rotierenden Masse (10) gekuppelt ist.

9. Schüttelbock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu betätigende rotierende Masse aus dem Mantel (9) einer von einem Papiermaschinensieb teilweise um­ spannten Walze besteht und daß dieser Walzenmantel (9) innenseitig mit insbesondere ringförmigen Permanentmagne­ ten (4) versehen ist und die Reaktionseinheit (2) bil­ det, während die Aktionseinheit (1) von dem mit einem insbesondere ringförmigen Elektromagneten (3) versehenen Walzenjoch (5) gebildet ist, das sowohl axial beweglich gelagert als auch relativ zum Walzenmantel (9) axial beweglich ist.

10. Schüttelbock nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Walzenjochs (5) Ausgleichsge­ wichte (7) befestigt sind.

11. Schüttelbock nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgleichsgewichten (7) vorzugsweise als Blattfedern ausgebildete Justierfedern (8) angreifen.