EP1956138A2 - Presswalze - Google Patents

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EP1956138A2
EP1956138A2 EP07150303A EP07150303A EP1956138A2 EP 1956138 A2 EP1956138 A2 EP 1956138A2 EP 07150303 A EP07150303 A EP 07150303A EP 07150303 A EP07150303 A EP 07150303A EP 1956138 A2 EP1956138 A2 EP 1956138A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
axis
pressing direction
press
frequency
natural frequency
Prior art date
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Granted
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EP07150303A
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English (en)
French (fr)
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EP1956138A3 (de
EP1956138B1 (de
Inventor
Thomas Baumeister
Jochen Autrata
Rolf Dr. Van Haag
Irmgard Hawix-Bolz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP1956138A2 publication Critical patent/EP1956138A2/de
Publication of EP1956138A3 publication Critical patent/EP1956138A3/de
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Publication of EP1956138B1 publication Critical patent/EP1956138B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/0209—Wet presses with extended press nip
    • D21F3/0218—Shoe presses
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/08—Pressure rolls
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0206—Controlled deflection rolls
    • D21G1/0213—Controlled deflection rolls with deflection compensation means acting between the roller shell and its supporting member

Definitions

  • the invention relates to a press roll for treating a paper, cardboard, tissue or other fibrous web in a machine for producing and / or finishing the same, with a, about a fixed, preferably one-piece axis rotatable roll shell, which of a support means of the axis is pressed to form a press nip in the direction (pressing direction) of a counter-pressure element, wherein the frequency of the press nip passes of the roll mantle is below the natural frequency of the axis in the pressing direction.
  • the axes of press rolls in particular of deflection-controlled press rolls, have enormous dimensions and thus also a very high weight because of the high press forces in the press nip and the length of often more than 10 m.
  • the high weight of the axle can easily exceed the capacity of available hoists in the area of the machine.
  • the object of the invention is therefore to reduce the weight of the axle while ensuring a sufficient load capacity and vibration stability.
  • this object is achieved in that the natural frequency of the axis is transverse to the pressing direction below the natural frequency of the axis in the pressing direction and the axis is associated with at least one damping element which damps vibrations transverse to the pressing direction. It is advantageous if at least one stiffening element is fastened to the axle, which increases the rigidity transversely to the pressing direction.
  • a counter-pressure element is particularly suitable a counter roll or a press belt.
  • a cross-section is chosen here whose surface moments in the two main axes of inertia in and across the pressing direction are different, preferably greatly different.
  • the dimensioning of the cross section in the pressing direction is determined by the load, in particular due to the pressing forces in the press nip and the weight and the required natural frequency in the pressing direction.
  • the required natural frequency of the axis also depends on the rotational speed of the roll mantle, i. the machine speed.
  • the load of the axis in the pressing direction is substantially greater than transverse to it, it is often sufficient for the natural frequency of the axis in the pressing direction to be at least 100%, preferably at least 150% higher, than transverse to the pressing direction.
  • the lower natural frequency of the axis transverse to the pressing direction leads to a smaller extension of the axis connected transversely to the pressing direction with a lower weight of the axis. This is also possible because of the lower forces acting on the axle transversely to the pressing direction.
  • the frequency of the press nip passes of the roll mantle during operation should be at least 15%, preferably at least 25% and in particular at least 30% smaller than the natural frequency of the axis in the pressing direction be.
  • the excitation frequency is not or at least only a short time in the range of the natural frequency of the axis.
  • the frequency of the press nip passes of the roll shell should be at least 15%, preferably at least 25% and in particular at least 30% above the natural frequency of the axis transverse to the pressing direction during operation of the machine.
  • the excitation frequency i. the frequency of the press nip passes of the roll shell during operation always between the natural frequency of the axis in and across the pressing direction.
  • the invention thus makes use of the finding that the dimensioning of the axis transversely to the pressing direction has so far mainly been determined by the exciter frequency and much less by the bending stress.
  • this allows the expansion in the pressing direction to be at least 2.5 times, preferably at least 3 times, greater than transverse to the pressing direction.
  • a higher natural frequency in the pressing direction than transverse to the pressing direction can be achieved with advantage by axes with T-profile cross-section.
  • the damping element should be formed by a, preferably on the axis or a stiffening element supporting, hydraulic cylinder, which is pressed transversely to the pressing direction against the inner surface of the roll shell. Vibrations between the axis and the roll shell are damped by the hydraulic pressure chamber.
  • the natural frequency of the axis should, together with the stiffening element transverse to the pressing direction, be at least 20% higher than the maximum frequency of the press nip passes of the roll mantle during operation.
  • At least one stiffening element should be firmly connected to the axle.
  • At least one stiffening element is connected with play with the axle. In this case, about the game between Stiffener and axle movements allowed to dampen the vibrations.
  • the stiffening element simultaneously acts as a damping element.
  • the axis is made of metal, preferably forged steel.
  • deflection-controlled press roller has a rotatable about a fixed axis 2, cylindrical roll shell 1 made of steel.
  • the roll shell 1 is supported on a hydraulic support device 3 on the axis 2.
  • This supporting device 3 compensates for the deflection of the roll shell 1 and also presses it in the pressing direction 6 to the opposite counter-roller 4.
  • the resulting nip the fibrous web 5 can be performed for smoothing alone or together with at least one water-absorbing tape for drainage.
  • the gap between the here convex support surface of the support device 3 and the roll shell 1 can be lubricated hydrostatically and / or hydrodynamically.
  • the excitation frequency corresponds to the frequency of the jacket revolutions and thus depends on the rotational speed of the roll shell 1 and thus the machine speed.
  • the vibrations occur in particular due to imbalances of the roll shell. 1
  • the one-piece axles 2 made of forged steel can well be over 10 m long, it comes alone by the weight to a considerable load on the axis 2.
  • the pressing forces of the support means 3, which as here in upwardly directed support surface axis 2 load together with the weight against the pressing direction 6.
  • the natural frequency is below the natural frequency in the pressing direction, in particular even below the exciter frequency.
  • the weight of the axle 2 can be substantially reduced without compromising the stability, in particular the vibration stability.
  • the natural frequency across the pressing direction 6 is set at 20% below the minimum excitation frequency which results at the minimum operating speed V min of the machine. Also, as in FIG. 2 to see the natural frequency a in the pressing direction 6 20% above the maximum exciter frequency, which is set at maximum operating speed V max of the machine.
  • the Natural frequency of the axis in the pressing direction 6 must be three times higher than transverse to the pressing direction 6.
  • the area moment in the pressing direction 6 must be nine times greater than the area moment transverse to the pressing direction 6.
  • press roller is double-acting, which is why two opposite support means 3 press the roll shell 1 up and down to a counter-roller 4.
  • the axis 2 has a rectangular cross-section with the long sides parallel to the pressing direction 6. This results in a high natural frequency and a high load capacity in the pressing direction 6, but a reduced natural frequency transverse to the pressing direction. 6
  • the load capacity of the axis 2 is transversely to the pressing direction by a plurality of laterally distributed transversely to the pressing direction 6 on the axis 2 and attached thereto stiffening elements 8 in the form of half shells.
  • the half-shell shape reduces the gap to the roll shell 1, which has a positive effect on the lubricating fluid requirement of the press roll.
  • stiffening elements 8 each have a damping element 7 in the form of a hydraulic cylinder resting on the respective stiffening element 8, which is pressed transversely to the pressing direction 6 against the inner surface of the roll shell 1.
  • the natural frequency of the axle 2 with the stiffening elements can be raised above the excitation frequency via the gradient elements 8, without substantially increasing the weight of the axle 2.
  • the natural frequency can be raised by the stiffening elements 8 sufficiently high above the excitation frequency, it can be dispensed with the damping elements 7, as in the case of the embodiments of FIGS. 4 to 10 the case is.
  • FIGS. 4 to 8 are shown differently designed, in particular easy to produce stiffening elements 8, which are fixedly attached to the axis 2. Their design also depends on the cross-sectional shape of the axis 2.
  • axles 2 here I T, double T-beam and cylinder are used.
  • stiffening elements 7 are connected with play with the axis 2. This allows minimal movements between axis 2 and stiffening element 7, which leads to the damping of vibrations.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Presswalze zur Behandlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (5) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben, mit einem, um eine feststehende, vorzugsweise einstückige Achse (2) rotierbaren Walzenmantel (1), welcher von einer Stützeinrichtung (3) der Achse (2) zur Bildung eines Pressspaltes in Richtung (Pressrichtung 6) eines Gegendruckelementes gedrückt wird, wobei die Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels (1) unter der Eigenfrequenz der Achse (2) in Pressrichtung (6) liegt. Dabei soll das Gewicht der Achse (2) bei Gewährleistung der erforderlichen Belastbarkeit und Schwingungsstabilität dadurch minimiert werden, dass die Eigenfrequenz der Achse (2) quer zur Pressrichtung (6) unter der Eigenfrequenz der Achse (2) in Pressrichtung (6) liegt und an der Achse (2) wenigstens ein Versteifungselement (8) befestigt ist, welches die Steifigkeit der Achse (2) quer zur Pressrichtung (6) erhöht und/oder der Achse (2) zumindest ein Dämpfungselement (7) zugeordnet ist, welches Schwingungen quer zur Pressrichtung (6) dämpft.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Presswalze zur Behandlung einer Papier-, Karton-, Tissue-oder einer anderen Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben, mit einem, um eine feststehende, vorzugsweise einstückige Achse rotierbaren Walzenmantel, welcher von einer Stützeinrichtung der Achse zur Bildung eines Pressspaltes in Richtung (Pressrichtung) eines Gegendruckelementes gedrückt wird, wobei die Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels unter der Eigenfrequenz der Achse in Pressrichtung liegt.
  • Die Achsen von Presswalzen, insbesondere von durchbiegungsgesteuerten Presswalzen, haben wegen der hohen Presskräfte im Pressspalt sowie der Länge von oft über 10 m enorme Dimensionen und damit auch ein sehr hohes Gewicht.
  • Hinzu kommt die Gewährleistung der Schwingungsstabilität, wobei die Erregung von der Rotation des Walzenmantels ausgeht. In Verbindung mit stetig steigenden Maschinengeschwindigkeiten führt die damit notwendige, hohe Eigenfrequenz der Achse ebenfalls zu Dimensions- und Gewichtssteigerungen bei der Achse.
  • Das hohe Gewicht der Achse kann so leicht die Kapazität verfügbarer Hebezeuge im Bereich der Maschine übersteigen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher das Gewicht der Achse bei Gewährleistung einer ausreichenden Belastbarkeit und Schwingungsstabilität zu vermindern.
  • Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Eigenfrequenz der Achse quer zur Pressrichtung unter der Eigenfrequenz der Achse in Pressrichtung liegt und der Achse zumindest ein Dämpfungselement zugeordnet ist, welches Schwingungen quer zur Pressrichtung dämpft. Dabei ist es vorteilhaft, wenn an der Achse wenigstens ein Versteifungselement befestigt ist, welches die Steifigkeit quer zur Prressrichtung erhöht.
  • Als Gegendruckelement eignet sich insbesondere eine Gegenwalze oder ein Pressband.
  • Entgegen der üblichen runden Ausführung der Achse wird hier ein Querschnitt gewählt, dessen Flächemomente in den beiden Hauptträgheitsachsen in und quer zur Pressrichtung unterschiedliche, vorzugsweise stark unterschiedlich sind.
  • Die Dimensionierung des Querschnitts in Pressrichtung wird dabei von der Belastung, insbesondere infolge der Presskräfte im Pressspalt sowie der Gewichtskraft und der erforderlichen Eigenfrequenz in Pressrichtung bestimmt.
  • Da die Schwingungserregung im Wesentlichen von der Rotation des Walzenmantels mit der Frequenz der Walzenmanteldurchläufe durch den Pressspalt ausgeht, hängt auch die erforderliche Eigenfrequenz der Achse von der Rotationsgeschwindigkeit des Walzenmantels, d.h. der Maschinengeschwindigkeit ab.
  • Weil die Belastung der Achse in Pressrichtung wesentlich größer als quer zu dieser ist, genügt es oft auch, wenn die Eigenfrequenz der Achse in Pressrichtung um wenigstens 100 %, vorzugsweise um wenigstens 150 % höher als quer zur Pressrichtung ist.
  • Die geringere Eigenfrequenz der Achse quer zur Pressrichtung führt zu einer geringeren Ausdehnung der Achse quer zur Pressrichtung verbundenen mit einem geringeren Gewicht der Achse. Möglich wird dies auch wegen der geringeren Kräfte, die quer zur Pressrichtung auf die Achse einwirken.
  • Um zu gewährleisten, dass die Eigenfrequenz der Achse in Pressrichtung ausreichend weit von der Erregerfrequenz entfernt ist, sollte die Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels während des Betriebs mindestens 15 %, vorzugsweise zumindest 25 % und insbesondere mindestens 30 % kleiner als die Eigenfrequenz der Achse in Pressrichtung sein.
  • Auch quer zur Pressrichtung ist es allerdings von Vorteil, wenn die Erregerfrequenz nicht oder zumindest nur kurze Zeit in den Bereich der Eigenfrequenz der Achse kommt.
  • Dies kann erfindungsgemäß dadurch sichergestellt werden, dass die Eigenfrequenz der Achse quer zur Pressrichtung unter der Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels während des Betriebs, d.h. insbesondere auch bei minimaler Betriebsgeschwindigkeit liegt.
  • Um dies möglichst sicher zu gestalten, sollte die Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels während des Betriebs der Maschine mindestens 15 %, vorzugsweise zumindest 25 % und insbesondere mindestens 30 % über der Eigenfrequenz der Achse quer zur Pressrichtung liegen.
  • Auf diese Weise liegt die Erregerfrequenz, d.h. die Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels während des Betriebs immer zwischen der Eigenfrequenz der Achse in und quer zur Pressrichtung.
  • Lediglich beim Anlauf und dem Bremsen der Maschine durchläuft die Erregerfrequenz die Eigenfrequenz der Achse quer zur Pressrichtung.
  • Die Erfindung macht sich folglich die Erkenntnis zunutze, dass die Dimensionierung der Achse quer zur Pressrichtung bisher überwiegend von der Erregerfrequenz und wesentlich weniger von der Biegebeanspruchung bestimmt ist.
  • Indem man die Eigenfrequenz der Achse quer zur Pressrichtung unter die Eigenfrequenz der Achse in Pressrichtung legt, kann so eine große Verminderung der Ausdehnung der Achse quer zur Pressrichtung erreicht werden.
  • Im Ergebnis erlaubt dies bei einer Achse mit einem etwa rechteckigen Querschnitt, dass die Ausdehnung in Pressrichtung wenigstens 2,5 mal, vorzugsweise wenigstens 3 mal größer als quer zur Pressrichtung sein kann.
  • Eine in Pressrichtung höhere Eigenfrequenz als quer zur Pressrichtung kann mit Vorteil durch Achsen mit T-Profil-Querschnitt erreicht werden.
  • Unabhängig davon, wo die Eigenfrequenz der Achse quer zur Pressrichtung liegt, können jedoch entstehende Schwingungen über das Dämpfungselement gedämpft werden. Liegt die Eigenfrequenz unter der Erregerfrequenz, so ist eine Dämpfung meist nur beim Anlauf oder beim Abbremsen der Maschine nötig, nämlich dann, wenn die Erregerfrequenz in den Bereich der Eigenfrequenz quer zur Pressrichtung kommt. Liegt die Eigenfrequenz während des Betriebs im Bereich der Erregerfrequenz , so ist eine ständig wirkende Dämpfung von Vorteil.
  • Das Dämpfungselement sollte von einem sich vorzugsweise auf der Achse oder einem Versteifungselement abstützenden, hydraulischen Zylinder gebildet werden, welcher quer zur Pressrichtung gegen die Innenfläche des Walzenmantels gedrückt wird. Schwingungen zwischen der Achse und dem Walzenmantel werden dabei vom hydraulischen Druckraum gedämpft.
  • In Verbindung damit kann es ebenso von Vorteil sein, die Steifigkeit und damit auch die Eigenfrequenz der Achse quer zur Pressrichtung durch wenigstens ein Versteifungselement zu erhöhen.
  • Als Versteifungselemente eignen sich insbesondere Halbschalen, Vierkantprofile o.ä.. Um die Schwingungen zu minimieren, sollte die Eigenfrequenz der Achse gemeinsam mit dem Versteifungselement quer zur Pressrichtung zumindest um 20% über der maximalen Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels während des Betriebs liegen.
  • Dabei sollte wenigstens ein Versteifungselement fest mit der Achse verbunden sein.
  • Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn wenigstens ein Versteifungselement mit Spiel mit der Achse verbunden ist. In diesem Fall werden über das Spiel zwischen Versteifungselement und Achse Bewegungen erlaubt, die Schwingungen dämpfen. Dabei fungiert das Versteifungselement gleichzeitig als Dämpfungselement.
  • Außerdem ist es infolge der hohen mechanischen Belastung von Vorteil, wenn die Achse aus Metall, vorzugsweise geschmiedetem Stahl besteht.
  • Anwendung sollte einer derartige Presswalze wegen der hohen, erforderlichen Presskräfte im Pressspalt in Anordnungen finden, bei denen die Faserstoffbahn zur Glättung oder Entwässerung durch den Pressspalt geführt wird.
  • Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
    • Figur 1:
    eine schematischen Querschnitt durch eine Presswalze;
    Figur 2:
    Geschwindigkeits-Frequenz-Diagramm;
    Figur 3:
    einen Quer- und Längsschnitt durch eine Presswalze mit Dämpfungselement 7;
    Figuren 4-8:
    einen Querschnitt durch eine Presswalze mit festem Versteifungselement 8 und
    Figuren 9 und 10:
    eine Presswalze mit losem Versteifungselement 8.
  • Die in Figur 1 dargestellte, durchbiegungsgesteuerte Presswalze besitzt einen, um eine feste Achse 2 rotierbaren, zylindrischen Walzenmantel 1 aus Stahl. Dabei stützt sich der Walzenmantel 1 auf einer hydraulischen Stützeinrichtung 3 auf der Achse 2 ab.
  • Diese Stützeinrichtung 3 gleicht die Durchbiegung des Walzenmantels 1 aus und presst diesen außerdem in Pressrichtung 6 zur gegenüberliegenden Gegenwalze 4. Durch den dabei entstehenden Pressspalt kann die Faserstoffbahn 5 allein zur Glättung oder gemeinsam mit zumindest einem wasseraufnehmenden Band zur Entwässerung geführt werden.
  • Der Spalt zwischen der hier konvexen Stützfläche der Stützeinrichtung 3 und dem Walzenmantel 1 kann hydrostatisch und/oder hydrodynamisch geschmiert werden.
  • Infolge der Rotation des Walzenmantels 1 kann es zu Schwingungen kommen, die die Stabilität der Konstruktion gefährden. Dabei entspricht die Erregerfrequenz der Frequenz der Mantelumläufe und hängt damit von der Rotationsgeschwindigkeit des Walzenmantels 1 und somit der Maschinengeschwindigkeit ab.
    Die Schwingungen entstehen insbesondere auf Grund von Unwuchten des Walzenmantels 1.
  • Da die einstückigen Achsen 2 aus geschmiedetem Stahl durchaus über 10 m lang sein können, kommt es allein schon durch das Eigengewicht zu einer erheblichen Belastung der Achse 2. Hinzu kommen die Presskräfte der Stützeinrichtung 3, welche wie hier bei nach oben gerichteter Stützfläche die Achse 2 gemeinsam mit der Gewichtskraft entgegen der Pressrichtung 6 belasten.
  • Im Ergebnis ist die Belastbarkeit der Achse 2 für diese Kräfte in bzw. entgegen der Pressrichtung 6 am größten.
  • Bleibt noch die Schwingungsstabilität der Achse 2, welche dann gegeben ist, wenn die Eigenfrequenz außerhalb des Bereichs der Erregerfrequenz liegt, so dass sich keine Resonanzerscheinungen entwickeln können und/oder wenn die Schwingungen gedämpft werden.
  • Hierzu wird die Eigenfrequenz in Pressrichtung 6, wie bekannt, über die Erregerfrequenz während des Betriebs gelegt.
  • Aber quer zur Pressrichtung 6 liegt die Eigenfrequenz unter der Eigenfrequenz in Pressrichtung, insbesondere sogar unter der Erregerfrequenz.
  • Um dies zu erreichen, müssen die Flächenträgheitsmomente der Achse 2 in und quer zur Pressrichtung 6 entsprechend ausgelegt werden.
  • Da die Auslegung der Achsen 2 bei hohen Maschinengeschwindigkeiten von über 1500 m/min und Längen von mehr als 6 m ohnehin von der Eigenfrequenz und nicht von den Press- und Gewichtskräften geprägt ist, kann die Achse 2 quer zur Pressrichtung 6 wegen der geringeren Eigenfrequenz auch viel schmaler ausgebildet werden als in Pressrichtung 6.
  • Infolgedessen kann das Gewicht der Achse 2 wesentlich reduziert werden, ohne die Stabilität, insbesondere die Schwingungsstabilität zu beeinträchtigen.
  • Um sicherzustellen, dass die Erregerfrequenz nicht in den Bereich einer Eigenfrequenz kommt, wird die Eigenfrequenz quer zur Pressrichtung 6 um 20 % unter die minimale Erregerfrequenz, welche sich bei minimaler Betriebsgeschwindigkeit Vmin der Maschine ergibt, gelegt. Außerdem liegt, wie in Figur 2 zu sehen, die Eigenfrequenz a in Pressrichtung 6 20 % über der maximalen Erregerfrequenz, welche sich bei maximaler Betriebsgeschwindigkeit Vmax der Maschine einstellt.
  • Nimmt man beispielsweise an, dass die maximale Betriebsgeschwindigkeit Vmax der Konstruktionsgeschwindigkeit und die minimale Betriebsgeschwindigkeit Vmin der Hälfte der Konstruktionsgeschwindigkeit entspricht, so ergibt sich unter Berücksichtigung des Sicherheitsaufschlags auf 1,2 Vmax und des Sicherheitsabschlags auf 0,8 Vmin, dass die Eigenfrequenz der Achse in Pressrichtung 6 dreimal höher als quer zur Pressrichtung 6 sein muss.
  • Da die Eigenfrequenz a proportional der Wurzel aus dem Flächenmoment ist, muss das Flächenmoment in Pressrichtung 6 neunmal größer als das Flächenmoment quer zur Pressrichtung 6 sein.
  • Bei einem rechteckigen Querschnitt führt dies dazu, dass die Ausdehnung der Achse 2 in Pressrichtung 6 dreimal größer als quer zur Pressrichtung 6 ist.
  • Liegt die Eigenfrequenz quer zur Pressrichtung 6 jedoch nahe der Erregerfrequenz im Betrieb, so sollte zumindest ein Dämpfungselement 7, wie dies in Figur 3 dargestellt ist, zum Einsatz gelangen.
  • Die in Figur 3 dargestellte Presswalze ist doppelseitig wirkend, weshalb zwei gegenüberliegende Stützeinrichtungen 3 den Walzenmantel 1 nach oben und nach unten zu je einer Gegenwalze 4 drücken.
  • Dabei hat die Achse 2 einen rechteckigen Querschnitt mit den langen Seiten parallel zur Pressrichtung 6. Dadurch ergibt sich eine hohe Eigenfrequenz sowie eine hohe Belastbarkeit in Pressrichtung 6, aber eine verminderte Eigenfrequenz quer zur Pressrichtung 6.
  • Daher wird die Belastbarkeit der Achse 2 quer zur Pressrichtung durch mehrere, seitlich quer zur Pressrichtung 6 an der Achse 2 verteilt und daran befestigte Versteifungselemente 8 in Form von Halbschalen erhöht. Die Halbschalenform vermindert den Zwischenraum zum Walzenmantel 1, was sich positiv auf den Schmierfluidbedarf der Presswalze auswirkt.
  • Außerdem besitzen diese Versteifungselemente 8 noch je ein Dämpfungselement 7 in Form eines sich am jeweiligen Versteifungselement 8 abstützenden, hydraulischen Zylinders, welcher quer zur Pressrichtung 6 gegen die Innenfläche des Walzenmantels 1 gedrückt wird.
  • Während über die Dämpfungselemente 7 die Schwingungen gedämpft werden, kann über die Versteigungselemente 8 die Eigenfrequenz der Achse 2 mit den Versteifungselementen über die Erregerfrequenz gehoben werden, ohne das Gewicht der Achse 2 wesentlich zu erhöhen.
  • Falls die Eigenfrequenz durch die Versteifungselemente 8 ausreichend hoch über die Erregerfrequenz gehoben werden kann, so kann auf die Dämpfungselemente 7 verzichtet werden, wie dies bei dein Ausführungen der Figuren 4 bis 10 der Fall ist.
  • In den Figuren 4 bis 8 sind verschieden gestaltete, insbesondere einfach herzustellende Versteifungselemente 8 dargestellt, die fest an der Achse 2 befestigt sind. Dabei hängt ihre Gestaltung auch von der Querschnittsform der Achse 2 ab.
  • Als Achsen 2 kommen hier I-, T-, Doppel-T-Träger und Zylinder zum Einsatz.
  • Bei der in Figur 4 gezeigten Ausführung wird die Rotation des Schmieröls durch die halbzylindrische Gestaltung der Versteifungselemente 7 erleichtert, was die Planschleistung minimiert.
  • Die in den Figuren 9 und 10 gezeigten Versteifungselemente 7 sind mit Spiel mit der Achse 2 verbunden. Dies erlaubt Minimalbewegungen zwischen Achse 2 und Versteifungselement 7, was zur Dämpfung von Schwingungen führt.

Claims (16)

  1. Presswalze zur Behandlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (5) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben, mit einem, um eine feststehende, vorzugsweise einstückige Achse (2) rotierbaren Walzenmantel (1), welcher von einer Stützeinrichtung (3) der Achse (2) zur Bildung eines Pressspaltes in Richtung (Pressrichtung 6) eines Gegendruckelementes gedrückt wird, wobei die Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels (1) unter der Eigenfrequenz der Achse (2) in Pressrichtung (6) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Eigenfrequenz der Achse (2) quer zur Pressrichtung (6) unter der Eigenfrequenz der Achse (2) in Pressrichtung (6) liegt und der Achse (2) zumindest ein Dämpfungselement (7) zugeordnet ist, welches Schwingungen quer zur Pressrichtung (6) dämpft.
  2. Presswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels (1) während des Betriebs mindestens 15 % kleiner als die Eigenfrequenz der Achse (2) in Pressrichtung (6) ist.
  3. Presswalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels (1) während des Betriebs mindestens 25 %, vorzugsweise mindestens 30 % kleiner als die Eigenfrequenz der Achse (2) in Pressrichtung (6) ist.
  4. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels (1) während des Betriebs über der Eigenfrequenz der Achse (2) quer zur Pressrichtung (6) liegt.
  5. Presswalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels (1) während des Betriebs mindestens 15 % über der Eigenfrequenz der Achse (2) quer zur Pressrichtung (6) liegt.
  6. Presswalze nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels (1) während des Betriebs mindestens 25 %, vorzugsweise mindestens 30 % über der Eigenfrequenz der Achse (2) quer zur Pressrichtung (6) liegt.
  7. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Achse (2) einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die Ausdehnung in Pressrichtung (6) wenigstens 2,5 mal, vorzugsweise wenigstens 3 mal größer als quer zur Pressrichtung (6) ist.
  8. Presswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
    dass
    die Achse (2) ein Doppel-T-Profil aufweist.
  9. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Achse (2) aus Metall, vorzugsweise Stahl besteht.
  10. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Versteifungselemente (8) als Halbschalen, Vierkantprofile o.ä. ausgeführt sind.
  11. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Eigenfrequenz der Achse (2) gemeinsam mit dem Versteifungselement (8) quer zur Pressrichtung (6) zumindest um 20% über der maximalen Frequenz der Pressspaltdurchläufe des Walzenmantels (1) während des Betriebs liegt.
  12. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens ein Versteifungselement (8) fest mit der Achse (2) verbunden ist.
  13. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens ein Versteifungselement (8) mit Spiel mit der Achse (2) verbunden ist.
  14. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest ein Dämpfungselement (7) von einem sich vorzugsweise auf der Achse (2) oder einem Versteifungselement (8) abstützenden, hydraulischen Zylinder gebildet wird, welcher quer zur Pressrichtung (6) gegen die Innenfläche des Walzenmantels (1) gedrückt wird.
  15. Anwendung der Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Faserstoffbahn (5) zur Glättung oder Entwässerung durch den Pressspalt geführt wird.
  16. Pressanordnung mit einer Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche mit einem Gegendruckelement einen Pressspalt zur Bestuhlung der Faserstoffbahn bildet, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Gegendruckelement als Gegenwalze (4) ausgebildet ist.
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