EP1857589A1 - Walze - Google Patents
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Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
- D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
- D21G1/0073—Accessories for calenders
- D21G1/008—Vibration-preventing or -eliminating devices
Definitions
- the invention relates to a method and devices for reducing vibrations in a roll with a, about a fixed axis rotating roll shell which is coupled at one end via a gear transmission with a drive, wherein the gear housing is supported via a torque arm on the stand.
- the invention also relates to the use of the method or the device.
- Such rolls have a wide field of application.
- large and heavy rolls as used in particular in the production of paper webs, but prepares the scope of vibrations of the roll shell increasingly problems.
- the barring is a kind of groove or banding of unequal roughness on the lining of the rolls or in bands guided through the press nip due to the vibrations of the roll mantle. These grooves then amplify the vibrations even more.
- the object of the invention is therefore to reduce the vibration of the roll shell.
- the object was achieved in terms of the method in that the transmission housing is at least slightly rotated about the axis back and forth during operation.
- the tooth engagement frequency represents from the outset an integer multiple of the rotational speed of the roll shell and therefore also forms at a relatively large distance from a natural frequency of the roll shell as a barring frequency on the circumference of the roll shell.
- the rotation of the gear housing leads to a change in the tooth engagement force in the interior of the transmission.
- the rotation of the gear housing should take place in an angle range between -0.5 ° and + 0.5 °.
- the back and forth rotation of the gear housing should be carried out in dependence on the vibration of the roll shell.
- vibrations of the roll mantle for the control of the transmission adjustment are to be measured, then this can be done advantageously via non-contact displacement sensors, in particular based on the eddy current or laser technology.
- a simplification of the structure also results when the back and forth rotation of the gear housing takes place via the torque arm.
- an actuator which changes the position and / or the extent of the torque arm acts on the torque arm or the torque arm itself is formed by an actuator which can be changed in its extent.
- the transmission can be relatively easily rotated over a certain adjustment and with a certain adjustment frequency to reduce the vibrations with respect to the roll axis.
- a linear drive or a piezo stack actuator is suitable as the actuator.
- the actuator should be connected to a controller.
- the controller In order to be able to respond to the amplitude and frequency of the vibrations of the roll shell, the controller should also be connected to sensors for detecting the vibration of the roll shell.
- the sensors are arranged in the roll shell.
- the roll shell is supported by at least one hydrostatically lubricated support member on the axis, since the vibration problem occurs particularly in appearance.
- the use of the method or devices is also advantageous in press rolls that are involved in the formation of a press nip for dewatering or smoothing paper, board, tissue or other fibrous webs involved.
- the oscillation of the roll mantle can advantageously take place via the measurement of the thickness of the lubricant film between the roll mantle and the support element and / or acceleration measurement on the support element.
- the press rolls 11, 12 according to FIG. 1 form a press nip for the treatment of a fibrous web, in particular a paper web in a machine for producing the fibrous web, and serve for dewatering or smoothing thereof.
- At least one press roller 11 is driven and equipped with a pressure system for generating the pressing forces in the press nip.
- This press roll 11 has a cylindrical roll shell 1, which is mounted rotatably on a fixed axis 2. In this case, the contact pressure of the roll shell 1 to the opposite press roll 12 via hydraulic support elements 10, which are supported on the axis 2.
- the support elements 10 to the roll shell 1 have open pockets, which are supplied via the support member 10 with lubricant, in particular oil. In this case, a continuous lubricating film forms on the inside of the roll shell 1 out.
- this is coupled via a gear transmission 3 with a drive.
- the gear transmission 3 is supported by a connecting flange 5 of the roll shell 1.
- the gear transmission 3 itself has, as shown in Figure 2, a transmission housing 4 from which the driving shaft 8 connected to the drive is guided.
- the meshing frequency is formed as a barring frequency on the circumference of the roller 11 from.
- the gear housing 4 is attached via a torque arm 9 on the stator 14 of the machine.
- the torque arm 9 should normally prevent the rotation of the gear housing 4 about the axis 2.
- this torque arm 9 is used simultaneously to slightly dampen the gear housing 4 for damping the vibrations of the roll shell 1 about the axis 2, i. to turn back and forth over an angle range between -0.5 ° and + 0.5 °.
- the torque arm 9 is formed by an actuator 13 in the form of a prestressed piezo stack actuator.
- This actuator 13 is connected to a controller and causes a shortening and lengthening of its extension, the back and forth rotation of the transmission housing. 4
- the control of the actuator 13 is effected as a function of the vibration of the roll shell 1.
- the vibration of the roll shell 1 is detected by non-contact displacement transducer on the basis of eddy current or laser technology.
- the vibration can also be measured via sensors in the interior of the roll shell 1, for example by measuring the thickness the lubricating film between the support element 10 and the roll shell 1 or an acceleration measurement on the support element 10.
- the goal of the control of the actuator 13 is a minimization of the vibrations by a corresponding control of the adjustment path and the adjustment frequency of the transmission housing 4th
- the adjustment path or the force pulses may be increased under certain circumstances.
- the adjustment must be adapted to the rotational speed of the roll shell 1.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie Vorrichtungen zur Verminderung von Schwingungen bei einer Walze mit einem, um eine feststehende Achse rotierenden Walzenmantel, der an einem Ende über ein Zahnradgetriebe mit einem Antrieb gekoppelt ist, wobei sich das Getriebegehäuse über eine Drehmomentstütze am Ständer abstützt.
- Die Erfindung betrifft auch die Anwendung des Verfahrens oder der Vorrichtung.
- Derartige Walzen haben ein breites Anwendungsfeld. Insbesondere bei großen und schweren Walzen, wie sie insbesondere bei der Herstellung von Papierbahnen zum Einsatz kommen, bereitet dabei jedoch der Umfang von Schwingungen des Walzenmantels zunehmend Probleme.
- Sind diese Walzen an der Bildung eines Pressspaltes beteiligt, durch den beispielsweise eine Papierbahn oder eine andere Faserstoffbahn läuft, so kommt es infolge der Schwingung zum Barring. Das Barring ist eine Art Rillen- oder Streifenbildung ungleicher Rauigkeit auf dem Belag der Walzen oder in durch den Pressspalt geführter Bänder infolge der Schwingungen des Walzenmantels. Diese Rillen verstärken dann die Schwingungen noch mehr.
- Dies erhöht natürlich den Verschleiß und vermindert die Qualität der Faserstoffbahn.
- Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Schwingung des Walzenmantels zu vermindern.
- Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, dass das Getriebegehäuse während des Betriebs zumindest geringfügig um die Achse hin und zurück gedreht wird.
- Hierbei wurde erkannt, dass bei derartigen Walzen häufig die Zahneingriffsfrequenz des Getriebes das Problem bildet.
- Die Zahneingriffsfrequenz stellt von vornherein ein ganzzahliges Vielfaches der Drehzahl des Walzenmantels dar und bildet sich daher auch bei relativ großem Abstand zu einer Eigenfrequenz des Walzenmantels als Barringfrequenz auf dem Umfang des Walzenmantels ab.
- Die Verdrehung des Getriebegehäuses führt zu einer Veränderung der Zahneingriffskraft im Innern des Getriebes.
- Dabei sollte die Drehung des Getriebegehäuses in einem Winkelbereich zwischen -0,5° und +0,5° erfolgen.
- Von Vorteil ist es, wenn die Hin- und Zurückdrehung des Getriebegehäuses mit der Frequenz des Zahneingriffs der ineinander greifenden Zahnrädern des Getriebes erfolgt.
- Um die Schwingung des Walzenmantels besonders effektiv vermindern zu können, sollte die Hin- und Zurückdrehung des Getriebegehäuses in Abhängigkeit von der Schwingung des Walzenmantels erfolgen.
- Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Größe des Winkelbereichs der Hin- und Zurückdrehung des Getriebegehäuses in Abhängigkeit von der Schwingung des Walzenmantels, insbesondere der Stärke erfolgt. So kann einer höheren Schwingungsamplitude mit einem längeren Verstellweg des Getriebegehäuses begegnet werden.
- Für eine optimale Anpassung an die Schwingung und damit auch eine möglichst starke Dämpfung derselben ist es von Vorteil, wenn die Frequenz der Hin- und Zurückdrehung des Getriebegehäuses in Abhängigkeit von der Schwingung des Walzenmantels, insbesondere deren Frequenz erfolgt.
- Eine Vereinfachung der Steuerung ergibt sich jedoch, wenn die Hin- und Zurückdrehung des Getriebegehäuses so gesteuert wird, dass die Schwingung des Walzenmantels mit der Zahnfrequenz und deren Vielfachen minimal wird. Über eine Veränderung des Verstellweges und/oder der Verstellfrequenz kann man sich auf diese Weise an ein Optimum der Schwingungsdämpfung herantasten.
- Sollen die Schwingungen des Walzenmantels für die Steuerung der Getriebeverstellung jedoch gemessen werden, so kann dies vorteilhaft über berührungslose Wegaufnehmer, insbesondere auf der Basis der Wirbelstrom- oder Lasertechnik erfolgen.
- Unabhängig von der Art der Sensoren zur Messung der Schwingung des Walzenmantels ist es von Vorteil diese im Innern des Walzenmantels anzuordnen. In diesem Fall wird das Handling am Kalander nicht durch die Messtechnik gestört.
- Eine Vereinfachung des Aufbaus ergibt sich außerdem, wenn die Hin- und Zurückdrehung des Getriebegehäuses über die Drehmomentenstütze erfolgt.
- Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrichtungen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens ist wesentlich, dass an der Drehmomentenstütze ein die Lage und/oder die Ausdehnung der Drehmomentenstütze ändernder Aktuator angreift oder die Drehmomentenstütze von einem seine Ausdehnung änderbaren Aktuator selbst gebildet wird.
- Über den Aktuator kann das Getriebe relativ einfach über einen bestimmten Verstellweg und mit einer bestimmten Verstellfrequenz zur Verminderung der Schwingungen bezüglich der Walzenachse gedreht werden.
- Als Aktuator eignet sich insbesondere ein Linearantrieb oder ein Piezostapelaktuator. Zur Umsetzung des beschriebenen Steuerverfahrens sollte der Aktuator mit einer Steuerung verbunden sein.
- Um auf die Amplitude und Frequenz der Schwingungen des Walzenmantels entsprechend reagieren zu können, sollte die Steuerung auch mit Sensoren zur Erfassung der Schwingung des Walzenmantels verbunden sein.
- Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Sensoren im Walzenmantel angeordnet sind.
- Eine bevorzugte Anwendung des Verfahrens oder der Vorrichtungen ist insbesondere bei Presswalzen gegeben, deren Walzenmantel von wenigstens einem hydrostatisch geschmierten Stützelement auf der Achse abgestützt ist, da hier die Schwingungsproblematik besonders in Erscheinung tritt.
- Wegen der großen Länge und dem großen Gewicht der Walzen sowie der hohen Rotationsgeschwindigkeit ist die Anwendung des Verfahrens oder der Vorrichtungen auch bei Presswalzen von Vorteil, die an der Bildung eines Pressspaltes zur Entwässerung oder Glättung von Papier-, Karton-, Tissue- oder anderen Faserstoffbahnen beteiligt sind.
- Dabei ergeben sich auch Vorteile hinsichtlich der Schwingungsmessung.
- Die Schwingung des Walzenmantels kann nämlich dabei mit Vorteil über die Messung der Dicke des Schmierfilms zwischen dem Walzenmantel und dem Stützelement und/oder Beschleunigungsmessung am Stützelement erfolgen.
- Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
- Figur 1:
- eine schematische Seitenansicht eines Pressspaltes und
- Figur 2:
- einen schematischen Teilquerschnitt durch eine Presswalze 11.
- Die Presswalzen 11,12 gemäß Figur 1 bilden einen Pressspalt zur Behandlung eine Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn in einer Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn und dienen dabei der Entwässerung oder Glättung derselben.
- Hierzu ist wenigstens eine Presswalze 11 angetrieben und mit einem Anpresssystem zur Erzeugung der Presskräfte im Pressspalt ausgestattet.
- Diese Presswalze 11 besitzt einen zylindrischen Walzenmantel 1, der rotierbar auf einer feststehenden Achse 2 gelagert ist. Dabei erfolgt die Anpressung des Walzenmantels 1 zur gegenüberliegenden Presswalze 12 über hydraulische Stützelemente 10, welche sich auf der Achse 2 abstützen.
- Zur hydrostatischen Schmierung des Spaltes zwischen den Stützelementen 10 und dem Walzenmantel 1 besitzen die Stützelemente 10 zum Walzenmantel 1 hin offene Taschen, welche über das Stützelement 10 mit Schmiermittel, insbesondere Öl versorgt werden. Dabei bildet sich ein durchgehender Schmierfilm an der Innenseite des Walzenmantels 1 heraus.
- Zur Erzeugung der Rotation des Walzenmantels 1 ist dieser über ein Zahnradgetriebe 3 mit einem Antrieb gekoppelt. Dabei wird das Zahnradgetriebe 3 von einem Anschlussflansch 5 des Walzenmantels 1 getragen.
- Das Zahnradgetriebe 3 selbst besitzt, wie in Figur 2 gezeigt, eine Getriebegehäuse 4 aus dem die mit dem Antrieb verbundene Antriebswelle 8 geführt ist. Die Kopplung zwischen dem Anschlussflansch 5 und der Antriebswelle 8 erfolgt über je ein Zahnrad 6,7, welche ineinander greifen.
- Durch das Ineinandergreifen der Zähne dieser Zahnräder 6,7 kommt es zur Herausbildung von Schwingungen mit einer Zahneingriffsfrequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches der Rotationsgeschwindigkeit des Walzenmantels 1 darstellt.
- Unabhängig vom Abstand dieser Zahneingriffsfrequenz zur Eigenfrequenz des Walzenmantels 1 bildet sich die Zahneingriffsfrequenz als Barringfrequenz auf dem Umfang der Walze 11 ab.
- Daher ist es vorteilhaft, den Zahneingriffsstoß so gering wie möglich zu halten.
- Außerdem sollte der Zahneingriffsstoß gedämpft werden.
- Dies soll gemäß der Erfindung über ein Hin- und Zurückdrehen des Getriebegehäuses 4 um die Achse 2 erfolgen.
- Dieses Hin- und Zurückdrehen erfolgt mit der Frequenz des Zahneingriffs. Da die Antriebswelle 8 direkt im Getriebegehäuse 4 gelagert ist, bewirkt eine Drehung des Getriebegehäuses 4 und damit des Zahnrades 7 der Antriebswelle 8 um das Zahnrad 6 des Anschlussflansches 5 auch eine Veränderung des Zahneingriffs zwischen den beiden Zahnrädern 6,7.
- Das Getriebegehäuse 4 wird über eine Drehmomentenstütze 9 am Ständer 14 der Maschine befestigt. Dabei soll die Drehmomentenstütze 9 normalerweise die Drehung des Getriebegehäuses 4 um die Achse 2 verhindern.
- Erfindungsgemäß wird diese Drehmomentenstütze 9 jedoch gleichzeitig dazu benutzt das Getriebegehäuse 4 zur Dämpfung der Schwingungen des Walzenmantels 1 um die Achse 2 geringfügig, d.h. um einen Winkelbereich zwischen -0,5° und +0,5°, hin- und zurückzudrehen.
- Hierzu wird die Drehmomentenstütze 9 von einem Aktuator 13 in Form eines vorgespannten Piezostapelaktuator gebildet. Dieser Aktuator 13 ist mit einer Steuerung verbunden und bewirkt über eine Verkürzung und Verlängerung seiner Ausdehnung das Hin- und Zurückdrehen des Getriebegehäuses 4.
- Die Steuerung des Aktuators 13 erfolgt in Abhängigkeit von der Schwingung des Walzenmantels 1. Hierzu wird die Schwingung des Walzenmantels 1 durch berührungslose Wegaufnehmer auf der Basis der Wirbelstrom- oder Laserstechnik erfasst.
- Alternativ oder ergänzend kann die Schwingung auch über Sensoren im Innern des Walzenmantels 1 gemessen werden, beispielsweise über eine Messung der Dicke des Schmierfilms zwischen dem Stützelement 10 und dem Walzenmantel 1 oder eine Beschleunigungsmessung am Stützelement 10.
- Das Ziel der Steuerung des Aktuators 13 ist eine Minimierung der Schwingungen durch eine entsprechende Steuerung des Verstellweges sowie der Verstellfrequenz des Getriebegehäuses 4.
- Bei einer großen Schwingungsamplitude sind dabei unter Umständen der Verstellweg oder die Kraftimpulse zu vergrößern. Außerdem muss die Verstellfrequenz an die Rotationsgeschwindigkeit des Walzenmantels 1 angepasst werden.
Claims (21)
- Verfahren zur Verminderung von Schwingungen bei einer Walze (11) mit einem, um eine feststehende Achse (2) rotierenden Walzenmantel (1), der an einem Ende über ein Zahnradgetriebe (3) mit einem Antrieb gekoppelt ist, wobei sich das Getriebegehäuse (4) über eine Drehmomentesstütze (9) am Ständer (14) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass
das Getriebegehäuse (4) während des Betriebs zumindest geringfügig um die Achse (2) hin und zurück gedreht wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Drehung des Getriebegehäuses (4) in einem Winkelbereich zwischen -0,5° und +0,5° erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Hin- und Zurückdrehung des Getriebegehäuses (4) mit der Frequenz des Zahneingriffs der ineinander greifenden Zahnräder (6,7) des Getriebes (3) erfolgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Hin- und Zurückdrehung des Getriebegehäuses (4) in Abhängigkeit von der Schwingung des Walzenmantels (1) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Größe des Winkelbereichs der Hin- und Zurückdrehung des Getriebegehäuses (4) in Abhängigkeit von der Schwingung des Walzenmantels (1), insbesondere deren Stärke erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Frequenz der Hin- und Zurückdrehung des Getriebegehäuses (4) in Abhängigkeit von der Schwingung des Walzenmantels (1), insbesondere deren Frequenz erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hin- und Zurückdrehung des Getriebegehäuses (4) so gesteuert wird, dass die Schwingung des Walzenmantels (1) mit der Zahnfrequenz und deren Vielfachen minimal ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, das die Schwingung des Walzenmantels (1) über berührungslose Wegaufnehmer, insbesondere auf der Basis der Wirbelstrom- oder Lasertechnik erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zur Messung der Schwingung des Walzenmantels (1) im Innern des Walzenmantels (1) angeordnet sind.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hin- und Zurückdrehung des Getriebegehäuses (4) über die Drehmomentesstütze (9) erfolgt.
- Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen bei einer Walze (11) mit einem, um eine feststehende Achse (2) rotierenden Walzenmantel (1), der an einem Ende über ein Zahnradgetriebe (3) mit einem Antrieb gekoppelt ist, wobei sich das Getriebegehäuse (4) über eine Drehmomentesstütze (9) am Ständer (14) abstützt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
an der Drehmomentesstütze (9) ein die Lage und/oder die Ausdehnung der Drehmomentesstütze (9) ändernder Aktautor (13) angreift. - Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen bei einer Walze (11) mit einem, um eine feststehende Achse (2) rotierenden Walzenmantel (1), der an einem Ende über ein Zahnradgetriebe (3) mit einem Antrieb gekoppelt ist, wobei sich das Getriebegehäuse (4) über eine Drehmomentesstütze (9) am Ständer (14) abstützt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
die Drehmomentesstütze (9) von einem seine Ausdehnung änderbaren Aktautor (13) gebildet wird. - Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktautor (13) von einem Linearantrieb gebildet wird. - Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktautor (13) von einem Piezostapelaktuator gebildet wird. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktautor (13) mit einer Steuerung verbunden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerung mit Sensoren zur Erfassung der Schwingung des Walzenmantels (1) verbunden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensoren im Walzenmantel (1) angeordnet sind. - Anwendung des Verfahrens oder der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Presswalzen (11,12), deren Walzenmantel (1) von wenigstens einem hydrostatisch geschmierten Stützelement (10) auf der Achse (2) abgestützt ist.
- Anwendung des Verfahrens oder der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Presswalzen (11,12), die an der Bildung eines Pressspaltes zur Entwässerung oder Glättung von Papier-, Karton-, Tissue- oder anderen Faserstoffbahnen beteiligt sind.
- Anwendung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass
zur Schwingungsmessung die Dicke des Schmierfilms zwischen dem Walzenmantel (1) und dem Stützelement (10) gemessen wird. - Anwendung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schwingungsmessung an dem Stützelement (10) eine Beschleunigungsmessung erfolgt.
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- 2007-02-02 DE DE502007004368T patent/DE502007004368D1/de active Active
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