FI117566B - Menetelmä järjestelmän värähtelyn hallitsemiseksi - Google Patents

Description

117566

Menetelmä järjestelmän värähtelyn hallitsemiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä järjestelmän värähtelyn hallitsemiseksi. Tämäntyyppinen jäijestelmä käsittää ainakin 5 yhden pyörivän koneenosan, jota tuetaan ja/tai kuormitetaan hydraulisella toimilaitteella.

Paperi- ja kartonkikoneen eri osissa käytetään raskaita ja pyöriviä koneenosia, esimerkiksi teloja. Telojen mitoituksessa nykyaikaisilla, suurella ajonopeudella toimivilla 10 paperi- ja kartonkikoneilla määrääväksi tekijäksi on tullut telojen dynamiikka ja vä rähtelyn hallinta. Värähtelyä syntyy, kun jäijestelmän, johon tela on liitetty, ominaistaajuus osuu telan pyörimistaajuudelle tai sen monikerralle tai niiden lähelle. Värähtelyt aiheuttavat haittaa myös paperi- tai kartonkikoneen telanipeissä. Telanippejä on esimerkiksi puristimella, kalanterilla ja rullaimella.

15 Värähtelyä voidaan hallita muuttamalla järjestelmän ominaisuuksia siten, että sen ominaistaajuus ei ole haitallisella alueella. Esimerkiksi kalanterissa järjestelmän ominaistaajuutta voidaan muuttaa lisäämällä rungon jäykkyyttä tai massaa tai muuttamalla telojen pyörimisnopeutta. Koska rungon ominaisuuksien muuttaminen on vaikeaa ja 20 kallista eikä telojen pyörimisnopeutta voida yleensä muuttaa tuotanto-olosuhteissa, on • · * ,·, ; värähtelyä hallittava tai vaimennettava muilla keinoilla.

• «· • · * * * . 1 r * · * K)

Pyörivien koneenosien värähtelyjen vaimentamiseksi ja estämiseksi on kehitetty eri- .j. laisia vaimentimia, joista mainittakoon dynaamiset ja energiaa absorboivat vaimenti- • * · · ;***. 25 met. Dynaamisissa vaimentimissa värähtelevän koneenosan yhteyteen sovitetaan var- _ • « * ren päässä liikkuva massa, jonka värähtelytaajuus viritetään rakenteen ominaistaajuu- ; delle, jolloin se värähdellessään kompensoi itse rakenteen värähtelyjä. Energiaa absor- * * * : j ’ *: hoivissa vaimentimissa kahden liikkuvan osan väliin sijoitettu vaimennin jarruttaa osien liikettä ja muuttaa niiden liike-energiaa lämmöksi, jolloin värähtely vaimenee.

• · · 30 • · ··· *, Suomalaisessa patentissa FI 971864 ja rinnakkaisessa eurooppalaisessa hakemuksessa « EP 1 015 695 on kuvattu menetelmä ja laitteisto värähtelyjen vaimentamiseksi paperi- • * koneessa. Tässä menetelmässä pyörivän telan laakeripesään kiinnitetään jousen avulla 2 117566 paino, jonka etäisyyttä laakeripesästä voidaan säätää. Paino ja jousi muodostavat dy-! naamisen värähtelijän. Laakeripesän värähtelyt mitataan ja painon etäisyyttä laakeri- pesästä muuttamalla värähtelyjä voidaan kompensoida asettamalla dynaamisen värähtelijän ominaistaajuus samaksi kuin ongelmallinen herätetaajuus. Tällä laitteella ja 5 menetelmällä voidaan hallita telojen värähtelyjä ja se on edullisimmillaan kahden nipin muodostavan telan värähtelyjen vaimentamisessa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jolla pyörivän telan värähtelyä voidaan hallita yksinkertaisella tavalla.

10

Keksintö perustuu siihen, että järjestelmän, johon tela kuuluu, ominaistaajuutta muutetaan telaa tukevan hydraulisen toimilaitteen hydraulijärjestelmän ominaisuuksia muuttamalla. Keksinnön yhdessä edullisessa sovellusmuodossa hydraulijärjestelmän ominaisuuksia muutetaan sen säätöparametreja muuttamalla. Keksinnön toisessa edulli-15 sessa sovellusmuodossa hydraulijärjestelmän ominaisuuksia muutetaan sen nestetila-vuutta muuttamalla.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

• · · 20 • · * * * / Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

• · · • · • ♦ • · * · · ♦ · . Keksinnön avulla järjestelmän ominaistaajuutta muutetaan siten, että se ei osu telan t pyörimistaajuudelle tai sen monikerralle, jolloin tela ei ala värähtelemään järjestelmän | • · 25 käytön aikana. Järjestelmän ominaistaajuutta voidaan tarvittaessa muuttaa järjestelmän käytön aikana vaikuttamatta haitallisesti prosessin säätösuureisiin. Lisäksi keksinnön • · · * mukainen ratkaisu on yksinkertainen ja edullinen sovittaa myös olemassaoleviin jär-jestelmiin.

• * • · * ***** • * 30 Keksintöä kuvataan seuraavassa tarkemmin oheisten piirustusten avulla.

• * · • * • ·

Kuvio 1 esittää kaksitelaista kalanteria sivulta päin kuvattuna.

3 117566

Kuvio 2 esittää kaaviokuvantona keksinnön yhtä sovellusmuotoa kuvion 1 kalanteris-sa.

Kuviossa 1 esitetyn kalanterin 1 alatelan 2 akseli 16 on asennettu molemmista päistään 5 laakeripesiin 4. Kalanterin 1 runkoon 5 on kiinnitetty pystysuuntaisia johteita 6 Joihin alatelan 2 laakeripesät 4 on liukuvasti kiinnitetty. Alatelan 2 yläpuolella on ylätela 3, jonka akseli on asennettu molemmista päistään laakeripesiin 7. Ylätelan 3 laakeripesät 7 on kiinnitetty kantaosiin 8, jotka on edelleen kiinnitetty jäykästi kalanterin runkoon 5. Kalanterin 1 ajon aikana ala-ja ylätela ovat keskenään nippikosketuksessa. Kalante-10 roitava raina 9 kulkee pyörivien telojen 2, 3 muodostaman nipin läpi. Kalanterin 1 runkoon 5 on kiinnitetty hydrauliset toimilaitteet 10, joilla alatelaa 2 tuetaan ja liikutetaan johteita 6 pitkin. Lisäksi hydraulisilla toimilaitteilla 10 säädetään ala-ja ylätelan välistä nippikuormitusta. Toimilaitteet 10 vaikuttavat alatelan 2 laakeripesiin 4. Kummankin laakeripesän 4 alapuolelle on sovitettu toimilaite 10.

15

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisessa kalanterissa 1 hydraulisina toimilaitteina käytetään hyd- raulisylintereitä 10. Sylinterin mäntä 11 on liitetty toisesta päästään alatelan laakeri- pesään. Alatelaan 2 kohdistuvaa kuormitusta voidaan säätää muuttamalla sylinte- ... riosassa 12 olevan hydraulinesteen painetta. Kumpikin hydraulisylinteri on kytketty • · · • » * * . 20 omaan, erilliseen hydraulipiiriin Jolloin sylintereiden kuormitusta voidaan säätää toi- * · · :·/ sistaan riippumatta.

« * * • * » · · ..i • ·

Mikäli kalanterin 1 ajon aikana jommankumman telan pyörimistaajuus tai sen moni- * · · · .·*. kerta osuu kalanterin 1 ominaistaajuudelle tai sen lähelle, syntyy haitallisia värähtely- • » * 25 jä. Värähtelyn estämiseksi kalanterin muodostaman järjestelmän ominaistaajuutta ··· muutetaan tarkoituksellisesti siten, että se ei osu telojen pyörimistaajuudelle tai sen monikerroille. Järjestelmän ominaistaajuutta muutetaan alatelaa 2 tukevien hyd- 9 .···, raulisylintereiden 10 hydraulijärjestelmien ominaisuuksia muuttamalla. Muutos voi- * · • · · daan tehdä, kun havaitaan haitallista värähtelyä järjestelmää käytettäessä tai ennalta 30 esimerkiksi tilanteissa Joissa tiedetään telan pyörimistaajuuden osuvan järjestelmän * · · • * ominaistaajuudelle.

• # · * · J

• · 4 117566

Keksinnön ensimmäisessä sovellusmuodossa hydraulijärjestelmän ominaisuuksia muutetaan hydraulijärjestelmän säätöpiirien parametreja muuttamalla. Muutettava säätöparametri voi olla esimerkiksi viive ja/tai vahvistus ja/tai taajuus. Säätöpiirien parametreja muuttamalla järjestelmän ominaistaajuutta nostetaan tai lasketaan siten, 5 että se ei osu telojen 2, 3 pyörimistaajuudelle tai sen monikerroille. Säätöpiirien parametrien muuttamiseen perustuva sovellusmuoto on käyttökelpoinen erityisesti silloin, kun telojen pyörimistaajuus on matala, tyypillisesti alle 20 Hz. Yleensä telojen pyöri-mistaajuus on kuitenkin yli 10 Hz.

10 Keksinnön toisessa sovellusmuodossa telaa tukevan toimilaitteen hydraulijäijestelmän ominaisuuksia muutetaan hydraulijärjestelmän efektiivistä nestetilavuutta muuttamalla. Sovellusmuoto on käyttökelpoinen erityisesti silloin, kun telojen 2, 3 pyörimistaajuus on korkea, edullisesti yli 40 Hz, edullisemmin yli 60 Hz. Yleensä telojen pyörimistaajuus on kuitenkin alle 800 Hz. Mikäli hydraulijäijestelmän efektiivistä nesteti-15 lavuutta kasvatetaan, kasvavat järjestelmän joustot ja jäijestelmän ominaistaajuus pienenee. Mikäli hydraulijärjestelmän efektiivistä nestetilavuutta pienennetään, järjestelmän joustot pienenevät ja ominaistaajuus kasvaa. Riittävän vaikutuksen aikaansaami-seksi hydraulijärjestelmän efektiivisen nestetilavuuden muutoksen on oltava ainakin 5 %, edullisesti ainakin 10 % hydraulijärjestelmän kokonaisnestetilavuudesta.

20 *·· *·# ' ..:-1.

; , Hydraulijärjestelmän efektiivistä nestetilavuutta voidaan muuttaa esimerkiksi lisää- • · * • ·· mällä järjestelmään sulkuventtiilejä, joilla osa hydraulipiiristä voidaan tarvittaessa • * · • * *. toiminnallisesti eristää muusta piiristä tai kytkeä osaksi muuta piiriä. Vaihtoehtoisesti • · tai tämän lisäksi hydraulijärjestelmään voidaan lisätä kuristusventtiilejä, joilla hyd- m ""t 25 raulinesteen virtausta hydraulipiirissä kuristetaan.

• · * · · . Hydraulijäijestelmän efektiivisen nestetilavuuden muutos voidaan toteuttaa myös ku- * » · • · · .···. vion 2 mukaisella järjestelyllä, jossa alatelan 2 toimilaitteen 10 hydraulipiiriin on lii- • * • · * tetty paineakku 14. Paineakussa 14 on hydraulinestettä ja kaasua. Paineakku 14 on • · * • · · I., 30 liitetty muuhun hydraulipiiriin kaksiasentoisen suuntaventtiilin 13 välityksellä. Suun- • · • · ”* taventtiiliä 13 voidaan kääntää sulkuasennon ja avoimen asennon välillä. Venttiilin 13 * * * ollessa sulkuasennossa paineakku on toiminnallisesti eristetty muusta hydraulipiiristä ja avoimessa asennossa paineakku 14 on osa toimilaitteen 10 hydraulipiiriä. Paineakun 117566 • ^ 5 14 tilavuuden ja jouston on oltava riittävän suuria, jotta järjestelmän ominaistaajuutta voidaan muuttaa riittävän suurissa rajoissa.

Toimilaitteen 10 sylinteriosan 12 ja venttiilin 13 välissä olevaan hydraulipiirin osaan 5 on liitetty paineputki 15, joka on kytketty pumppuun. Tällöin sylinteriosassa 12 olevan hydraulinesteen painetta voidaan muuttaa venttiilin 13 asennosta riippumatta.

Järjestelmän ominaistaajuutta muutetaan tarvittaessa. Mikäli jäijestelmän ominaistaajuutta halutaan kasvattaa, suljetaan venttiili 13, jolloin paineakku 14 eristetään telaa 2 10 tukevan toimilaitteen 10 hydraulipiiristä. Tällöin hydraulijärjestelmän efektiivinen tilavuus ja joustot pienenevät. Mikäli järjestelmän ominaistaajuutta halutaan pienentää, avataan venttiili 13, jolloin paineakku 14 tulee osaksi toimilaitteen 10 hydraulipii-riä. Tällöin hydraulijärjestelmän efektiivinen tilavuus ja joustot kasvavat. Järjestelmän joustoja kasvattaa erityisesti paineakussa 14 oleva kaasu, jonka tilavuus muuttuu hyd-15 raulinesteen paineen muuttuessa.

Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan käyttää myös muuntyyppisissä kalantereissa, joissa telaa tai teloja tuetaan ja/tai kuormitetaan hydraulisilla toimilaitteilla. Alatelan sijasta tai lisäksi ylätelaa voidaan tukea ja/tai kuormittaa hydraulisilla toimilaitteilla.

... 20 Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan käyttää esimerkiksi ns. tasataipumakalanterei- • φ · . den väliteloj en kevennyssylintereiden yhteydessä. Kevennyssylintereillä kevennetään • · telojen omasta painosta aiheutuvaa nippikuormitusta. Tämäntyyppistä tasataipumaka- • · läntenä on kuvattu esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 5,438,920.

• · • VI • · · * · · 1 ,·2·. 25 Lisäksi keksinnön mukaista ratkaisua voidaan käyttää myös muissa laitteissa, joissa on • m ·· · pyöriviä teloja tai pyörivien telojen muodostamia nippejä ja joissa telaa tuetaan hyd- . raulisella toimilaitteella. Tämäntyyppisiä laitteita ovat esimerkiksi paperikoneen puris- ·1· ;***; tin ja rullain. , ··· • · · • · • 1 1 30 • · • · • 1 1 ··· * • 1 · · · 1 1« 2 • 1

Claims (4)

117566

1. Menetelmä järjestelmän (1) värähtelyn hallitsemiseksi kuiturainanvalmistuslait-teistossa, joka järjestelmä (1) käsittää ainakin yhden pyörimään sovitetun telan (2, 5 3), jota tuetaan hydraulisella toimilaitteella (10), tunnettu siitä, että jäijestelmän (1) ominaistaajuutta muutetaan muuttamalla toimilaitteen (10) hydraulijäijestel-män ominaisuuksia siten, että hydraulijärjestelmän nestetilavuuden muutoksen suuruus on ainakin 5 % hydraulijärjestelmän kokonaisnestetilavuudesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäijestelmän (1) ^ ominaistaajuutta muutetaan hydraulijärjestelmän nestetilavuutta muuttamalla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestelmän (1) ominaistaajuutta muutetaan hydraulijärjestelmän säätöparametrejamuuttamal- 15 la.

4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestel-män (1) ominaistaajuutta muutetaan arvoon, joka on erisuuri kuin telan (2, 3) pyö-rimistaajuus tai sen monikerta. »·· • · · • φ · * . • · • · · • 1· . '.>al • · · · * 1 1 • · • · ♦ • 1 · · » • · ·1· ; • ' · » · ··« • · ·· · • · · * · · * 1 · • · Φ · · • · · ···.. • · · ··· • · • · • · · * 1 · * · · · 117566 Patentkrav: .