FI120458B - Blade in a web forming machine - Google Patents

Blade in a web forming machine Download PDF

Info

Publication number
FI120458B
FI120458B FI20085656A FI20085656A FI120458B FI 120458 B FI120458 B FI 120458B FI 20085656 A FI20085656 A FI 20085656A FI 20085656 A FI20085656 A FI 20085656A FI 120458 B FI120458 B FI 120458B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
blade
material layer
layer
epoxy
roll
Prior art date
Application number
FI20085656A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20085656A0 (en
Inventor
Jani Hakola
Original Assignee
Metso Paper Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metso Paper Inc filed Critical Metso Paper Inc
Priority to FI20085656A priority Critical patent/FI120458B/en
Publication of FI20085656A0 publication Critical patent/FI20085656A0/en
Priority to DE202009008818U priority patent/DE202009008818U1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI120458B publication Critical patent/FI120458B/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21GCALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G3/00Doctors
    • D21G3/005Doctor knifes

Description

Rainanmuodostuskoneen terä Blad i en banformningsmaskinBlade forming machine blad i en banformningsmaskin

5 TEKNIIKAN ALA5 TECHNICAL FIELD

Keksintö liittyy patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen menetelmään. Keksintö liittyy lisäksi patenttivaatimuksen 7 johdanto-osan mukaiseen terään.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a blade according to the preamble of claim 7.

1010

Rainanmuodostuskoneen terä käsittää ainakin ensimmäisen materiaalikerroksen ja toisen, ensimmäiseen materiaa li kerrokseen liitetyn materiaalikerroksen, jolloin toisen materiaalikerroksen taivutusjäykkyys on suurempi kuin ensimmäisen mate-riaalikerroksen.The blade of the web forming machine comprises at least a first material layer and a second material layer connected to the first material layer, whereby the second material layer has a higher bending stiffness than the first material layer.

1515

TEKNIIKAN TASOBACKGROUND OF THE INVENTION

Rainanmuodostuskoneissa, jotka käsittävät ainakin paperi-, kartonki-, pehmopaperi- ja sellukoneet käytetään teriä monissa sovelluksissa kuten esim. kaavinteri-20 nä, pääliystysterinä ja kreppausterinä, jolloin terät toimivat telaa vasten, WO julkaisussa 2005/049919 on esitetty menetelmä palkin tai tukirakenteen jäykistämiseksi rainanmuodostuskoneen jälkikäsittely-yksikössä. Jäykistäminen tapahtuu kiinnittämällä palkin tai tukirakenteen ulkopintaan ainakin yksi jäykis-25 tyselin, joka on valmistettu komposiittimateriaalista. Jäykistyselimen idea on nimensä mukaisesti jäykistää rakenne, johon se kiinnitetään. Jäykistyselimellä voidaan myös nostaa jäykistettävän rakenteen ominaisvärähtelytaajuutta siten, että se ylittää jäykistettävään rakenteeseen kohdistuvan pääasiallisen herätetaajuuden. Palkki voi olla terästä ja jäykistysclin voi muodostua hiilikuitukomposiittia ole-30 vasta liuskasta, jossa hiilikuituvahviste on epoksihartsimatriisissa. Jäykkyyden lisääminen terään ci lisää terän vaimennusta, vaan saattaa jopa pienentää sitä.In web forming machines comprising at least paper, board, tissue and pulp machines, blades are used in many applications such as, for example, doctor blades, overlapping blades and creping blades, the blades acting against the roll, WO 2005/049919 discloses a method for stiffening a beam or support structure post-processing unit. The stiffening is accomplished by attaching at least one stiffening member made of a composite material to the outer surface of the beam or support structure. The idea of the stiffening member is, as its name implies, to stiffen the structure to which it is attached. The stiffening member may also increase the specific oscillation frequency of the structure to be stiffened so that it exceeds the main excitation frequency of the structure to be stiffened. The beam may be steel and the stiffening layer may be formed of a strip of carbon fiber composite ole-30 having a carbon fiber reinforcement in an epoxy resin matrix. Increasing the rigidity of the blade will not increase the blade damping but may even reduce it.

2 US patentissa 4,549,933 on esitetty kaavinterä, jossa on epähomogeeniset jäyk-kyysominaisuudet ja jossa on useita päällekkäisiä kuitumaisia kerroksia, jotka on suljettu epoksihartsiin. Komposiittisessa kaavinterässä on kuitumainen sisäkerros, 5 välikerroksia yhdensuuntaisilla grafiittikuiduilla ja ulkoisia kuitumaisia kerroksia. Yhdensuuntaisia grafiittikuituja sisältävät välikerrokset on suunnattu konesuun-taan. Ideana on saada kaavinterään riittävästi jäykkyyttä konesuunnassa, jotta terä kaavaisi hyvin ja toisaalta joustavuutta koneen poikkisuunnassa, jotta kaavinterä seuraisi telan pinnan epätasaisuuksia. Terä on siis pyritty optimoimaan siten, että 10 terän jäykkyydet eri suunnissa ovat erisuuret. Julkaisussa ei ole mainintaa terän vaimennusominaisuuksien parantamisesta.2 U.S. Patent 4,549,933 discloses a doctor blade having non-homogeneous stiffness properties and having a plurality of overlapping fibrous layers encapsulated in an epoxy resin. The composite scraper blade has a fibrous inner layer, 5 intermediate layers with parallel graphite fibers and outer fibrous layers. Intermediate layers containing parallel graphite fibers are oriented in the machine direction. The idea is to get enough rigidity in the machine direction so that the blade is well patterned and on the other hand to have flexibility in the cross machine direction so that the scraper blade follows the surface irregularities of the roll. Thus, an attempt has been made to optimize the blade so that the stiffnesses of the 10 blades are different in different directions. There is no mention in the publication of improving the blade damping properties.

FI patentissa 101636 on esitetty paperi- tai kartonkikoneen kaavinterä. Kaavinterä käsittää kuitulujitettuja muovikerroksia, joiden väliin on sijoitettu metallikerros 15 edullisesti ohut metallilevy, Kaavinterä muodostaa siten sandwich-tyyppisen rakenteen. Muovilevyjen kulkusuunnat on valittu tarvittavien ominaisuuksien mukaan. Julkaisussa ei ole mainintaa terän vaimennusominaisuuksien parantamisesta.FI patent 101636 discloses a scraper blade for a paper or board machine. The doctor blade comprises fiber reinforced plastic layers between which a metal layer 15, preferably a thin metal plate, is inserted. The doctor blade thus forms a sandwich-type structure. The directions of movement of the plastic sheets are selected according to the required properties. There is no mention in the publication of improving the blade damping properties.

20 Kaavinteriä käytetään rainanmuodostuskoneissa telapintojen puhdistukseen, jolloin kaavinterällä kaavataan telan ulkopinnasta irti likaa. Ka av in terän ja telan ulkopinnan välinen kitka saattaa aiheuttaa niin sanotun ”stick-slip” värähtelyilmiön, jossa kaavinterän värähtely saattaa vaurioittaa telan ulkopintaa. Kaavinterä voi aiheuttaa telan ulkopintaan niin sanotun harvan merkinnän tai tiheän merkinnän. 25 Harvaan merkintään liittyvä kaavinterän ominaisvärähtelytaajuus on alueella 300 - 500 Hz ja taajaan merkintään liittyvä kaavinterän ominaisvärähtelytaajuus on alueella yli 2000 Hz. Matalimmilla taajuuksilla värähtelyyn osallistuu suurempia rakenteita, tyypillisesti koko kaavaripalkki. Suuremmilla taajuuksilla taas värähtely on paikallisempaa ja 2000 Hz taajuudella värähtely rajoittuu itse kaavinterään 30 tai terän ja teräpitimcn yhdistelmään. Tämän vuoksi kaavarin terä pitää värähte-lymielessä optimoida suuremmalle taajuudelle 2000 Hz.20 A doctor blade is used in web forming machines to clean the roll surfaces, whereby the doctor blade is used to scrape off the outer surface of the roll. The friction between the blade and the outside of the roll may cause a so-called "stick-slip" oscillation phenomenon where the vibration of the scraper blade can damage the outside of the roll. The scraper blade may cause so-called sparse marking or dense marking on the outside of the roll. 25 The sparsely labeled doctor blade has a specific vibration frequency in the range of 300 to 500 Hz and the frequency labeled doctor blade has a specific vibration frequency in the range of more than 2000 Hz. At the lowest frequencies, larger structures, typically the entire pattern bar, participate in the oscillation. At higher frequencies, however, the oscillation is more local and at 2000 Hz the oscillation is limited to the doctor blade 30 itself or the combination of the blade and the blade holder. Therefore, the scraper blade must be optimally oscillated for a higher frequency of 2000 Hz.

33

Harvan merkinnän voimistumisen takana on niin sanottu synkroninen resonanssi-värähtely, joka syntyy seuraavasti: 5 Kaavinterän ja telan ulkopinnan välisessä liukukosketuksessa esiintyy aina mata-laenergistä häiriöitä. Häiriöt aiheuttavat sen, että kaavinterä värähtelee telan ulkopintaa vasten ominaisvärähtelytaajuudellaan.Behind the enhancement of the sparse marking is the so-called synchronous resonance oscillation, which occurs as follows: 5 There is always Mata-wave interference in the sliding contact between the doctor blade and the outside of the roll. Disturbances cause the doctor blade to vibrate against the outer surface of the roll at its specific oscillation frequency.

Joistakin kaavinterän ja telan ulkopinnan kontaktin välisistä häiriöistä syntyy pie-.10 ni lovi telan ulkopintaan. Telan ulkopintaan syntynyt merkki muodostaa kuvion, jonka aallonpituuden määrää kaavinterän luonnollinen värähtelytaajuus ja telan ulkopinnan pyörimisnopeus.Some interference between the scraper blade and the contact on the outside of the roll results in a pie-.10 ni notch on the outside of the roll. The mark formed on the outer surface of the roll forms a pattern whose wavelength is determined by the natural vibration frequency of the doctor blade and the rotational speed of the outer surface of the roll.

Kun tela pyörii täyden kierroksen telan ulkopintaan jo muodostunut kuvio tulee 15 uudestaan kontaktiin kaavinterän kanssa. Telan ulkopintaan syntynyt kuvio toimii lähetteenä kaavinterän värähtelylle eli kuvio aiheuttaa iskun kaavinterään.As the roll rotates on the outer surface of the roll, the pattern already formed on the outer surface of the roll re-comes into contact with the doctor blade. The pattern created on the outer surface of the roll serves as a reference for the vibration of the doctor blade, i.e. the pattern causes an impact on the doctor blade.

Tilanteessa, jossa telan pyörimisnopeus on sellainen, että telan ulkopintaan syntynyt kuvio osuu kaavinterään samassa vaiheessa kuin jo värähtelevä kaavinterä, 20 värähtely alkaa kasvaa. Ajan kuluessa kaavinterän värähtelytaajuus kasvaa eksponentiaalisesti.In a situation where the rotation speed of the roll is such that the pattern formed on the outer surface of the roll hits the doctor blade at the same stage as the already vibrating doctor blade, the vibration begins to increase. Over time, the vibration frequency of the doctor blade increases exponentially.

Sama ilmiö voi myös esiintyä kahden nippikosketuksessa olevan telan välillä, jolloin ilmiötä kutsutaan barringiksi.The same phenomenon can also occur between two nip-touch rollers, which is called barring.

2525

Tiheän merkinnän syntymekanismi on toisenlainen.The mechanism for creating a dense label is different.

Teräpitimen geometria on sellainen, että kitka, jonka suunta on telan ulkopinnan tangentin suuntainen toimii itse-kuormittavalla tavalla tai siten, että kaavinterän 30 kuormitus kasvaa terän ja telan ulkovaipan välisestä kitkasta johtuen.The geometry of the blade holder is such that the friction having a direction parallel to the tangent to the outer surface of the roll acts in a self-loading manner or by increasing the load on the doctor blade 30 due to the friction between the blade and the outer shell of the roll.

44

Kun kaavinterän ja telan ulkopinnan välinen kitka kasvaa, kaavinterä tarttuu pyörivään telan ulkopintaan, jolloin kaavinterän kuormitus kasvaa suuresti. Myös kaavinterän kosketuskulma telan ulkopintaan kasvaa kun kaavinterä ja sen pidin taipuvat.As the friction between the scraper blade and the outer surface of the roll increases, the scraper blade grips the rotating outer surface of the roll, which greatly increases the load on the scraper blade. Also, the contact angle of the doctor blade to the outer surface of the roll increases as the doctor blade and its holder bend.

55

Kun kaavinterän kuormitus ylittää telan ulkopinnan lujuuden, kaavinterä irrottaa materiaalia telan ulkopinnasta, jolloin kaavinterän kuormitus laukeaa. Kaavinterä ponnahtaa tällöin takaisin alkuperäiseen asentoonsa, 10 Kun stick-slip värähtely muodostaa merkintöjä telan ulkopintaan, ne toimivat vä-rähtelylähteinä, jolloin värähtely voimistuu.When the loading of the scraper blade exceeds the strength of the outer surface of the roll, the scraper removes material from the outer surface of the roll, whereupon the loading of the scraper blade is released. The scraper blade then bounces back to its original position, 10 When the stick-slip oscillation marks on the outer surface of the roll, they act as sources of oscillation, thereby amplifying the oscillation.

Telojen ulkopinnoissa esiintyy paljon epäpuhtauksia, jotka kasvattavat kaavinteri-en ja telojen ulkopintojen välistä kitkaa, jolloin myös riski siitä, että kaavinterät 15 alkavat värähdellä kasvaa.The outer surfaces of the rolls are highly contaminated, which increases the friction between the scraper blades and the outer surfaces of the rolls, thus also increasing the risk that the scraper blades 15 start to vibrate.

On myös todettu, että kun kalanterin termotelojen lämpötiloja on nostettu, kaavin-terien värähtelytasot ovat nousseet. Tämä johtunee siitä, että kaavinterien tarttuminen telan ulkopintaan lisääntyy suuremmissa lämpötiloissa. Käytettäessä mata-20 lia termotelan lämpötiloja kaavinteriä voidaan käyttää ongelmitta huomattavasti pidempään verrattuna tilanteeseen, jossa käytetään korkeita termotelan lämpötiloja.It has also been found that as the calender thermocouple temperatures have been increased, the vibration levels of the scraper blades have increased. This is probably because the adhesion of the scraper blades to the outer surface of the roll increases at higher temperatures. Using the Mata-20 l thermal roller temperatures, the doctor blade can be used without problems for much longer compared to high thermal roller temperatures.

KEKSINNÖN YHTEENVETOSUMMARY OF THE INVENTION

2525

Keksinnön mukaisella ratkaisulla voidaan poistaa tai ainakin huomattavasti vähentää rainanmuodostuskoneen terän värähtelyä.With the solution of the invention, the vibration of the blade of the forming machine can be eliminated or at least significantly reduced.

Keksinnön mukaisen menetelmän pääasialliset tunnusmerkit on esitetty patentti-30 vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.The main features of the method according to the invention are set forth in the characterizing part of claim 1 of claim 30.

55

Keksinnön mukaisen terän pääasialliset tunnusmerkit on esitetty patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa.The main features of the blade according to the invention are set forth in the characterizing part of claim 7.

Keksinnön muut tunnusomaiset ominaispiirteet on esitetty epäitsenäisissä patent-5 tivaatimuksissa.Other features of the invention are set forth in the dependent claims.

Keksinnön mukaiselle terälle on tunnusomaista, että toinen materiaalilcerros on valittu siten, että sen häviökerroin saavuttaa mahdollisimman suuren arvon terän käyttölämpötilassa ja terän ongelmallisella värähtelytaajuudella, 10 Tällä tavalla saadaan toisen kerroksen vaimennusominaisuus maksimoitua terän käyttölämpötilassa ja terän ongelmallisella värähtelytaajuudella.The blade according to the invention is characterized in that the second material layer is selected so that its loss coefficient achieves maximum value at the blade operating temperature and the problem blade vibration frequency, thereby maximizing the damping property of the second layer at the blade operating temperature and blade vibration frequency.

Eräässä edullisessa suoritusmuodossa terä käsittää lisäksi toisen materiaalikerrok-15 sen päälle muodostetun kolmannen materiaali kerroksen. Pintakerrosten värähtelystä aiheutuvat leikkausvoimat vaimenevat siten tehokkaasti keskikerroksessa.In a preferred embodiment, the blade further comprises a third material layer formed on the second material layer. The shear forces resulting from the vibration of the surface layers are thus effectively dampened in the middle layer.

KUVIOIDEN LYHYT SELOSTUSBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

20 Kuviossa 1 on esitetty kaaviomainen kuva kaavinlaitteistosta.Figure 1 is a schematic view of a scraping apparatus.

Kuviossa 2 on esitetty suurennos kuviossa 1 esitetystä kaavinterästä.Figure 2 is an enlarged view of the doctor blade shown in Figure 1.

Kuviossa 3 on esitetty taivutusjäykkyys ja häviökerroin lämpötilan funktiona.Figure 3 shows the bending stiffness and loss coefficient as a function of temperature.

2525

Kuviossa 4 on esitetty häviökerroin taajuuden funktiona.Figure 4 shows the loss coefficient as a function of frequency.

EDULLISTEN SUORITUSMUOTOJEN SELOSTUSDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

30 Kuviossa 1 on esitetty kaaviomainen kuva kaavinlaitteistosta, joka käsittää telan 10 vaipan ulkopintaa 11 vasten olevan kaavinterän 20, joka on tuettu teräpitimeen 6 30, joka puolestaan on tuettu nivelpisteen N välityksellä tukipalkkiin 40. Teräpi-timen 30 ja tukipalkin 40 välisen nivelpisteen N molemmilla puolilla on kuormi-tusletkut 51, 52, joilla voidaan säätää teräpitimeen 30 kiinnitetyn kaavinterän 20 asemaa telan 10 vaipan ulkopinnan 11 suhteen. Telan 10 poikkileikkauksen pyö-5 rähdyskeskipistettä on merkitty viitemerkinnällä C.Fig. 1 is a schematic view of a scraping apparatus comprising a doctor blade 20 against the outer surface 11 of the roll 10, supported by a blade holder 6 30, which in turn is supported by a pivot point N on a support beam 40. Both sides of a pivot point N between the blade holder 30 and the support beam there are loading hoses 51, 52 for adjusting the position of the doctor blade 20 attached to the blade holder 30 with respect to the outer surface 11 of the sheath of the roll 10. The rotation center 5 of the roll 10 in cross section is denoted by C.

Kuviossa 2 on esitetty suurennos kuviossa 1 esitetystä kaavinterastä 20. Kaavinte-rä 20 muodostuu pintakerroksista 21, 23 ja niiden välissä olevasta välikerroksesta 22.Fig. 2 is an enlarged view of the doctor blade 20 shown in Fig. 1. The doctor blade 20 consists of surface layers 21, 23 and an intermediate layer 22 therebetween.

10 Välikerros 22 on edullisesti seostettua epoksia. Kaikille epokseille on ominaista, että materiaalin jäykkyys pienenee lämpötilan kasvaessa. Epoksin jäykkyys ei pienene tasaisesti, vaan se putoaa romahdusmaisesti tietyssä lämpötilassa, jota lämpötilaa kutsutaan lasinsiirtymälämpötiläksi. Lisäksi epoksin jäykkyys kasvaa 15 kuormitustaajuuden funktiona ja sekin tapahtuu jyrkästi tietyllä taajuudella eli niin sanotulla transitiotaajuudclla.Intermediate layer 22 is preferably doped epoxy. It is characteristic of all epoxies that the stiffness of the material decreases as the temperature increases. The stiffness of the epoxy does not decrease steadily, but it drops collapsing at a certain temperature called the glass transition temperature. In addition, the stiffness of the epoxy increases as a function of the load frequency, and this too occurs sharply at a certain frequency, the so-called transition frequency.

Dynaamisessa kuormituksessa osa materiaaliin kohdistuvasta kuormasta varastoituu materiaaliin kimmoisana energiana ja osa muuttuu häviöiden vaikutuksesta 20 lämmöksi. Näiden energioiden suhdetta kutsutaan häviökertoimeksi eli häviöker-roin ~ yhden syklin häviöenergia / kimmoenergia.Under dynamic loading, part of the load exerted on the material is stored as elastic energy in the material and part of it is converted into heat by loss. The ratio of these energies is called the loss coefficient, i.e. the loss coefficient ~ one cycle loss energy / elastic energy.

Transitiotaajuudella epoksin jäykkyys kasvaa epoksista riippuen noin dekadin verran ja samalla materiaalin häviökerroin saavuttaa maksiminsa.At the transition frequency, the stiffness of the epoxy increases by about a decade depending on the epoxy and at the same time the material loss coefficient reaches its maximum.

2525

Molemmat edellä mainitut ominaisuudet riippuvat epoksiin sekoitettujen lisäaineiden määrästä ja laadusta. Epoksin seostus pitää siis optimoida siten, että seostetun epoksin häviökerroin saavuttaa maksiminsa ongelmallisella taajuudella ja käyttölämpötilassa.Both of the above properties depend on the amount and quality of the additives added to the epoxy. The epoxy doping must therefore be optimized so that the doping coefficient of the doped epoxy reaches its maximum at the problematic frequency and operating temperature.

30 730 7

Epoksin valinta tapahtuu siten, että mitataan kaavinterän 20 käyttölämpötila TO ja ominaisvärähtelytaajuus F0 käyttökohteessa. Ominaisvärähtelytaajuuden ollessa 2000 Hz ja käyttölämpötilan 80 Celsius astetta valitaan seostettu epoksi siten, että sen lasinsiirtymälämpötila 2000 Hz kuormitustaajuudella on 80 Celsius astetta. 5 Seostamaitoman epoksin lasinsiirtymälämpötila on matala, mutta lisäämällä seostusta epoksin lasinsiirtymälämpötila kasvaa.The epoxy is selected by measuring the operating temperature TO and the specific oscillation frequency F0 of the doctor blade 20 at the application. With a specific oscillation frequency of 2000 Hz and an operating temperature of 80 degrees Celsius, the alloyed epoxy is selected so that its glass transition temperature at a loading frequency of 2000 Hz is 80 degrees Celsius. 5 The alloyed epoxy has a low glass transition temperature, but as the alloy increases, the epoxy has a higher glass transition temperature.

Viskoelastisen materiaalin kimmomodulille voidaan laskea käyrästöjä alla esitetyn yhtälön (1) avulla, joka on ensimmäisen kertaluvun viskoelastisen materiaalin 10 materiaalimalli. Tämä malli pystyy kohtuullisella tarkkuudella kuvaamaan materiaalin käyttäytymisen trans itiö lämpötilan ja taajuuden ympäristössä.The elastic modulus of viscoelastic material can be calculated using the equation (1) below, which is a material model of first order viscoelastic material 10. This model is able to describe with reasonable accuracy the transient behavior of the material in the temperature and frequency environment.

£(ω) = £„ + £, *—...... (1) 0 £,+η(Γ)·/ω 15 missä: E0 ja Ej ovat materiaalin kimmomoduleja materiaalin lasinsiirtymäalueen ulkopuolella, η on materiaalin viskoelastisuutta kuvaava parametri (reiaksaatioai- ka).£ (ω) = £ „+ £, * —...... (1) 0 £, + η (Γ) · / ω 15 where: E0 and Ej are the elastic modulus of the material outside the glass transition range of the material, η is the viscoelasticity of the material parameter (re-activation time).

Yhtälöllä (2), joka on yhtälön (1) itseisarvo saadaan materiaalin dynaaminen 20 kimmomoduli ja yhtälöllä (3), joka on yhtälön (1) kompleksiluvun vaihekulman tangentti saadaan materiaalin häviökerroin.Equation (2), which is the absolute value of equation (1), gives the dynamic modulus of the material 20 and equation (3), which is the tangent to the phase angle of the complex number of equation (1), gives the material loss coefficient.

ih_ 1(ΕβΕ,γ V Ε?+ω*χ\2 25 tan δ =-;—- (3) Ε0Ε; +ω η (£0 + £,) 8 Lämpötilariippuvuus parametrille η saadaan niin sanotun WFL-yhtälön (Wilson-Landel-Ferry) (4) avulla.ih_ 1 (ΕβΕ, γ V Ε? + ω * χ \ 2 25 tan δ = -; —- (3) Ε0Ε; + ω η (£ 0 + £,) 8 The temperature dependence of the parameter η is given by the so-called WFL equation (Wilson -Landel-Ferry) (4).

i°gn a;) - iogn ) = - β-!'1}}. (4) 5i ° gn a;) - iogn) = - β -! '1}}. (4) 5

Kun valitaan Λ\ lasinsiirtymälämpötilaksi Tg) niin useimmille epokseille pätee C]—17,4 ja €2=51,6, jolloin saadaan: f 17,4(T-T) ) η(7) = βχρ(η(7 ))«exp---— (5) s 51,6 + (7-7) w 10Selecting Λ \ for the glass transition temperature Tg) for most epoxies holds C] —17.4 and € 2 = 51.6, giving: f 17.4 (TT)) η (7) = βχρ (η (7)) «exp ---— (5) s 51.6 + (7-7) w 10

Varioimalla edellä mainituissa yhtälöissä materiaaliparametreja E0, Ei, η(Τ§) ja T„ saadaan piirrettyä käyrät, joiden perusteella voidaan valita sellainen seostettu epoksi, jonka häviökerroin on suurimmillaan halutussa lämpötilassa ja halutulla taajuudella.By varying the material parameters E0, Ei, η (Τ§) and T „in the above equations, curves can be drawn which can be used to select an alloyed epoxy with the highest loss coefficient at the desired temperature and frequency.

1515

Kuviossa 3 esitetyt käyrät 1*6 kuvaavat kuuden eri tavalla seostetun epoksin El, E2, E3, E4, E5 ja E6 häviökertoimia LF lämpötilan T funktiona ja kuvion 3 käyrät 01-06 kuvaavat vastaavien epoksien El, E2, E3, E4, E5 ja E6 kimmomodulin logaritmia LogE lämpötilan T funktiona. Kuviossa 3 esitetyt käyrät kuvaavat tilan-20 netta, jossa värähtelytaajuus on 10 Hz.The curves 1 * 6 in Fig. 3 illustrate the loss coefficients LF as a function of temperature T for the six differently doped epoxies E1, E2, E3, E4, E5 and E6, and the curves 01-06 in Fig. 3 illustrate the corresponding epoxies E1, E2, E3, E4, E5 and E6. logarithm of the modulus of elasticity as a function of temperature T T. The curves shown in Fig. 3 illustrate a state-20 network with a vibration frequency of 10 Hz.

Kuviossa 4 on esitetty kuviossa 3 esiintyvän yhden seostetun epoksin E3 hä-viökerrointa LF taajuuden F funktiona. Kuviossa 4 esitetyt käyrät 1-6 vastaavat seostetun epoksin E3 lämpötiloja -20, 20, 25, 30, 40 ja 80 Celsius astetta. Kuvion 25 4 vaaka-akselilla on eksponentiaalinen asteikko.Figure 4 shows the loss coefficient LF of one doped epoxy E3 in Figure 3 as a function of frequency F. Curves 1-6 shown in Figure 4 correspond to temperatures of -20, 20, 25, 30, 40 and 80 degrees Celsius for E3 doped epoxy. The horizontal axis of Figure 25 has an exponential scale.

Kuviossa 3 esitetystä käyrästöstä nähdään, että seostetun epoksin E3 (käyrä 3) häviökerroin LF on maksimialueella lämpötilassa noin 38 Celsius astetta. Kuviossa 4 esitetystä käyrästöstä nähdään puolestaan, että seostetun epoksin E3 (käyrä 3) 9 häviökerroin LF on maksimissaan värähtelytaajuudelta F noin 10 Hz lämpötilan ollessa 40 Celsius astetta.The graph shown in Figure 3 shows that the alloyed epoxy E3 (curve 3) has a loss coefficient LF over a maximum range of about 38 degrees Celsius. The curve shown in Fig. 4, in turn, shows that the loss coefficient LF of doped epoxy E3 (curve 3) 9 is at a maximum oscillation frequency F of about 10 Hz at a temperature of 40 degrees Celsius.

Päällystämällä kaavinterä 20 seostetulla epoksilla E3 saadaan paras vaimennus 5 värähtelytaajuudella 10 Hz ja lämpötilassa noin 40 Celsius astetta.Coating the doctor blade 20 with doped epoxy E3 provides the best attenuation at 5 oscillations at 10 Hz and at a temperature of about 40 degrees Celsius.

Kuvioiden 3-4 perusteella voidaan päätellä, että terän värähtelyt saadaan tehokkaasti vaimennettua päällystämällä edullisesti teräksestä valmistettu kaavinterä 20 seostetulla epoksilla, jonka häviökerroin on mahdollisimman suuri terän käyttö-10 lämpötilassa. Vaimennus vaikutusta voidaan tehostaa valmistamalla terä 20 siten, että pintakerrokset 21, 23 ovat terästä ja välikerros 22 on seostettua epoksia. Pintakerrosten 21, 23 värähtelystä aiheutuvat leikkausvoimat vaimenevat siten tehokkaasti seostettua epoksia olevassa keskikerroksessa. Oleellista on eri kerrosten jäykkyysero ja keskikerroksen suuri häviökerroin. Pinta- ja pohjakerroksen ei 15 myöskään tarvitse olla samaa materiaalia. Koska paras vaimennus saavutetaan valitsemalla vaimennus- ja pintakerros sopivasti, saavutetaan etua, jos esim. pintakerroksena käytetään jäykempää materiaalia. Tällöin pintakerros voidaan jättää hyvin ohueksi. Terä voidaan valmistaa esim. siten, että pohjakerros on terästä, välikerros on seostettua epoksia ja pintakerros on hiilikuitukomposiittia. Hiili-20 kuidun suuri vetojäykkyys mahdollistaa hyvin ohuen pintakerroksen. Terän pohjakerroksen paksuus voisi olla 2 mm, välikerroksen 3 mm ja pintakerroksen 1 mm. Terästä oleva pohjakerros muodostaa edullisesti terän kulutukselle alttiin kärkiosan.3-4, it can be concluded that the vibrations of the blade can be effectively suppressed by coating a preferably steel scraper blade 20 with an alloyed epoxy with a maximum loss coefficient at the operating temperature of the blade. The damping effect can be enhanced by making the blade 20 such that the surface layers 21, 23 are made of steel and the intermediate layer 22 is of doped epoxy. The shear forces resulting from the vibration of the surface layers 21, 23 are thus effectively dampened in the middle layer of the alloyed epoxy. What is essential is the difference in stiffness between the different layers and the high loss coefficient of the middle layer. Also, the top and bottom layers need not be of the same material. Since the best damping is achieved by appropriately selecting the damping and surface layer, an advantage is obtained if, for example, a stiffer material is used as the surface layer. The surface layer can then be left very thin. The blade can be manufactured e.g. with a base layer of steel, an intermediate layer of doped epoxy and a top layer of carbon fiber composite. The high tensile stiffness of carbon-20 fibers allows for a very thin surface layer. The thickness of the bottom layer of the blade could be 2 mm, the intermediate layer 3 mm and the top layer 1 mm. Preferably, the steel base layer forms the tip portion susceptible to wear of the blade.

25 Tällaisella kolmen kerroksen rakenteella saadaan aikaan niin sanottu ’’constrained layer damping”. Perusmateriaalin päälle lisätään pehmeämpää ja suuremman hä-viökertoimen omaavaa materiaalia ja sen päälle lisätään vielä pidätinkerros. Tai-vutusvärähteiyssä vaimennuskerroin siirtää leikkausvoiman pidätinkerrokseen rakenteen taipuessa. Materiaalien erisuuruisista kimmokertoimista johtuen vai-30 mennuskerroksen kannettavaksi tulee suuria leikkausvoimia ja materiaalin hä~ viökerroin saadaan hyödynnettyä. Kerrospaksuudet on edullista optimoida siten, 10 että vaimennuskerrokseen syntyy taivutuksessa mahdollisimman suuri leikkausjännitys (muodonmuutos) ja että kokonaispaksuus säilyy sallituissa rajoissa. Lisäksi rakenteelle on saatava riittävän suuri taivutusjäykkyys.Such a three-layer structure provides so-called "constrained layer damping". A softer material with a higher loss coefficient is added to the base material and an additional retaining layer is applied to it. In bending vibration, the damping factor transfers the shear force to the retaining layer as the structure bends. Due to the different elasticities of the materials, high shear forces are applied to the tensile layer and the material loss coefficient can be utilized. It is advantageous to optimize the layer thicknesses 10 so that the shear layer undergoes the greatest possible shear stress (deformation) and the overall thickness remains within the allowable limits. In addition, the structure must have sufficiently high bending stiffness.

5 Edellä esitetyt esimerkit perustuvat häviökertoimen osalta optimoidun seostetun epoksin käyttöön rainanmuodostuskoneen terän yhteydessä, mutta seostetun epok-sin sijaan voitaisiin käyttää myös jotakin muuta elastomeeria kuten polyuretaania tai kumia, joiden häviökertoimet käyttäytyvät samalla tavalla kuin seostetun epoksin.The foregoing examples are based on the use of an alloyed epoxy optimized for the loss coefficient of a web forming machine blade, but other elastomer such as polyurethane or rubber, which behave similarly to the alloyed epoxy, could be used instead of the alloyed epoxy.

1010

Keksintöä on edellä selostettu kaavinterän yhteydessä, mutta keksintöä voidaan käyttää myös päällystystcrän ja kreppausterän yhteydessä. Päällystysterä ja krep-pausterä altistuvat vastaavanlaiselle värähtelylle kuin kaavinterä.The invention has been described above in connection with a doctor blade, but the invention can also be used with a coating blade and a creping blade. The coating blade and the Krep blade are exposed to vibration similar to that of a doctor blade.

15 Kuviossa lesitetty teräpidin 30 on kiinnitetty nivelpisteellä N tukipalkkiin 40, jolloin teräpitimen 30 ja tukipalkin 40 välinen kiinnitys on joustava. Tällaisessa tilanteessa riittää yleensä, että pelkästään terä 20 vaimennetaan seostetulla epoksi-kerroksella, jonka häviökerroin on valittu optimaalisesti terän käyttölämpötilan ja ongelmallisen värähtelytaajuuden perusteella. Tilanteessa, jossa terä 20 ja teräpi-20 din 30 on tuettu jäykästi tukipalkkiin 40 saattaa olla, että pelkkä, terän 20 vaimentaminen epoksilla ei riitä. Tällöin täytyy myös teräpidin 30 ja mahdollisesti myös tukipalkki 40 vaimentaa epoksilla.The blade holder 30, shown in the figure, is fixed by a pivot point N to the support beam 40, whereby the attachment between the blade holder 30 and the support beam 40 is flexible. In such a situation, it is generally sufficient that the blade 20 alone is dampened by an alloyed epoxy layer, the loss coefficient of which is optimally selected based on the blade operating temperature and the problematic vibration frequency. In a situation where the blade 20 and the blade 20 din 30 are rigidly supported on the support beam 40, it may be that mere epoxy damping of the blade 20 is not sufficient. Then the blade holder 30 and possibly also the support beam 40 must be dampened with epoxy.

Edellä on esitetty ainoastaan eräitä keksinnön edullisia suoritusmuotoja ja alan 25 ammattimiehelle on selvää, että niihin voidaan tehdä lukuisia modifikaatioita oheisten patenttivaatimusten puitteissa.Only some preferred embodiments of the invention have been described above, and it will be apparent to one skilled in the art that they may be subject to numerous modifications within the scope of the appended claims.

Claims (12)

1. Förfarande for tillverkning av ett blad i en banformningsmaskin, vilket blad (20) bildas av ätm instone ett första materialskikt (21) och ett andra, till det första mate- 5 rialskiktet anslutet materialskikt (22), varvid böjstyvheten hos det andra material-skiktet (22) är större än hos det första materiaiskiktet (21), kämietecknat därav, att: - arbetstemperaturen av bladet (20) bestäms, - den problematiska vibrationsfrekvensen hos bladet (20) bestäms, .10 - det andra materiaiskiktet (22) väljs sä att dess förlustfaktor (LF) uppnär ett störs- ta möjliga värde vid bladets (20) arbetstemperatur och bladets (20) problematiska vibrationsfrekvens (F).A method of manufacturing a blade in a web forming machine, which blade (20) is formed by inserting a first material layer (21) and a second material layer (22) connected to the first material layer, the bending stiffness of the second material. - the layer (22) is larger than that of the first material layer (21), characterized in that: - the working temperature of the blade (20) is determined, - the problematic vibrational frequency of the blade (20) is determined, - 10 - the second material layer (22) is chosen so that its loss factor (LF) achieves a greatest possible value at the operating temperature of the blade (20) and the problematic vibration frequency (F) of the blade (20). 2. Förfarande eniigt patentkravet 1, kännetecknat därav, att ett tredje material-15 skikt (23) bildas pä det andra materiaiskiktet (22),Method according to claim 1, characterized in that a third material layer (23) is formed on the second material layer (22), 3. Förfarande eniigt patentkravet 2, kännetecknat därav, att tili första materialskikt (21) väljs stäl, tili andra materialskikt (22) blandat epoxi elier polyuretan ellei* gummi och tili tredje materialskikt stäl elier kolfiberkomposit. 203. A method according to claim 2, characterized in that the first material layer (21) is selected as the base, the second material layer (22) is mixed with epoxy or polyurethane or rubber and the third material layer is made of carbon fiber composite. 20 4. Förfarande eniigt nägot av patentkraven 1-3, kännetecknat därav, att bladet (20) används som schaberblad.Method according to any one of claims 1-3, characterized in that the blade (20) is used as a blade. 5. Förfarande eniigt nägot av patentkraven 1-3, kännetecknat därav, att bladet 25 (20) används som bestrykningsblad.5. A method according to any one of claims 1-3, characterized in that the blade 25 (20) is used as a coating blade. 6. Förfarande eniigt nägot av patentkraven 1-3, kännetecknat därav, att bladet (20) används som kreppningsblad.Method according to any one of claims 1-3, characterized in that the blade (20) is used as a crepe blade. 7. Blad i en banformningsmaskin, vilket blad omfattar ätminstonc ett första mate rialskikt (21) och ett andra, tili det första materiaiskiktet anslutet materialskikt (22), varvid böjstyvheten. hos det andra materialskiktet (22) är större än hos det första materialskiktet (21), känneteeknat därav, att det andra materialskiktet (22) är vait sä att dess förlustfaktor (LF) uppnär ett största möjliga värde vid bladets (20) arbetstemperatur och bladets (20) problematiska vibrationsfrekvens (F). 57. A blade in a web forming machine, which blade comprises a first layer of material (21) and a second layer of material (22) connected to the first layer of material, the bending stiffness. of the second material layer (22) is larger than that of the first material layer (21), characterized in that the second material layer (22) is of such a nature that its loss factor (LF) reaches a maximum possible value at the operating temperature of the blade (20) and that of the blade. (20) problematic vibration frequency (F). 5 8. Blad enligt patentkravet 7, känneteeknat därav, att bladet (20) dessutom om-fattar ett pä det andra materialskiktet (22) bildat tredje materialskikt (23).Blade according to claim 7, characterized in that the blade (20) further comprises a third material layer (23) formed on the second material layer (22). 9. Blad enligt patentkravet 8, känneteeknat därav, att det första materialskiktet 10 (21) är av stäl, det andra materialskiktet (22) av blandat epoxi ellei* polyurctan ellei* gummi. och det tredje materialskiktet av stäl ellei* kolfiberkomposit.9. A sheet according to claim 8, characterized in that the first material layer 10 (21) is of steel, the second material layer (22) of mixed epoxy or polyurctane or rubber. and the third layer of solid or carbon fiber composite. 10. Blad enligt nägot av patentkraven 7-9, känneteeknat därav, att bladet (20) är ett schaberblad. 15A blade according to any one of claims 7-9, characterized in that the blade (20) is a blade. 15 11. Blad enligt nägot av patentkraven 7-9, känneteeknat därav, att bladet (20) är ett bestrykningsblad.A blade according to any of claims 7-9, characterized in that the blade (20) is a coating sheet. 12. Blad enligt nägot av patentkraven 7-9, känneteeknat därav, att bladet (20) är 20 ett kreppningsblad.Blade according to any of claims 7-9, characterized in that the blade (20) is a crepe blade.
FI20085656A 2008-06-27 2008-06-27 Blade in a web forming machine FI120458B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20085656A FI120458B (en) 2008-06-27 2008-06-27 Blade in a web forming machine
DE202009008818U DE202009008818U1 (en) 2008-06-27 2009-06-25 Blade for a material web machine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20085656A FI120458B (en) 2008-06-27 2008-06-27 Blade in a web forming machine
FI20085656 2008-06-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20085656A0 FI20085656A0 (en) 2008-06-27
FI120458B true FI120458B (en) 2009-10-30

Family

ID=39589417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20085656A FI120458B (en) 2008-06-27 2008-06-27 Blade in a web forming machine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE202009008818U1 (en)
FI (1) FI120458B (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011078745A1 (en) * 2011-07-06 2013-01-10 Voith Patent Gmbh DIRT-PROOF PUTZSCHABER
US9404895B2 (en) 2011-10-20 2016-08-02 Nalco Company Method for early warning chatter detection and asset protection management
CN111295477B (en) 2017-10-24 2022-05-06 埃科莱布美国股份有限公司 Deposit detection in papermaking systems via vibration analysis

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4549933A (en) 1983-07-05 1985-10-29 Thermo Electron Corporation Doctor blade with non-homogeneous stiffness properties
FI101636B (en) 1997-06-27 1998-07-31 Valmet Corp Scraper blade for a paper / board machine and method of making it
JP4594323B2 (en) 2003-11-21 2010-12-08 メッツォ ペーパー インコーポレイテッド Method for strengthening the structure of paper web manufacturing or finishing equipment

Also Published As

Publication number Publication date
DE202009008818U1 (en) 2009-11-12
FI20085656A0 (en) 2008-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2418956C2 (en) Turbine blade for steam turbine and steam turbine with such blade
FI120458B (en) Blade in a web forming machine
FI117712B (en) Composite scraper assembly
US8282785B2 (en) Roll cover and a covered roll
US6867155B2 (en) Non-abrasive composite doctor blade
US6668711B1 (en) Elastic roller, method for producing same device for smoothing paper and method for smoothing paper
FI109042B (en) Support list for a creator
JP2010516474A (en) Journal seal for roll bearing
EP1509655A1 (en) Serrated doctor blades
JP4796061B2 (en) Beam structure for paper web forming machine
WO2007030392A1 (en) Planar elements incorporating basalt fibers for use in papermaking apparatus
FI116797B (en) spring Scraper
EP2955401B1 (en) Plain bearing
JP6312491B2 (en) Web manufacturing roll
WO2010146227A1 (en) Doctor blade material
CA2386738C (en) Non-abrasive composite doctor blade
US20140106113A1 (en) Doctor blade material
FI122706B (en) A method for increasing the running speed of a fiber web machine and a roller for a fiber web machine
WO2009100758A1 (en) Roll covering
FI115474B (en) Reinforcing the structures of manufacturing or finishing devices of paper web involves fastening stiffening member(s) made of composite material on box beam structures outer surface
FI116082B (en) Method of adjusting properties of the polymer coating of the roller or belt
Bass et al. Preventing negative issues at nip roller
FI118928B (en) Fibrous-web machine measuring roll for use in groove, has metal strip forming compressing cover layer on surface of fibrous-web machine measuring roll in groove under which sensor is located
JP4594323B2 (en) Method for strengthening the structure of paper web manufacturing or finishing equipment
JP2004277168A (en) Press-contact roller, and method and device for manufacturing web roll using the same

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 120458

Country of ref document: FI