FI121276B - Järjestely värähtelyn vaimentamiseksi kuiturainakoneessa - Google Patents

Description

JÄRJESTELY VÄRÄHTELYN VAIMENTAMISEKSI KUITURAINAKONEESSA

Keksinnön kohteena on järjestely värähtelyn vaimentamiseksi kuiturainakoneessa, johon kuuluu kaksi nippikontaktiin sovitet-5 tua telaa, joiden akselit on tuettu tukivälineillä, ja johon järjestelyyn kuuluu voimaelimet, jotka on sovittu vaikuttamaan akseliin välin päähän tukivälineistä telojen värähtelyjen vaimentamiseksi.

10 Kuiturainakoneissa on käytössä nippikontaktiin sovitettuja telapareja kuiturainan käsittelemiseksi. Tällaisia telapareja on esimerkiksi puristimella, pintaliimausasemalla ja kalanterilla. Telapareissa esiintyy usein värähtelyä, joka aiheuttaa kuiturainan, kudoksen ja/tai telapinnoitteen raipottumista. Raipottumi-15 nen rajoittaa kuiturainakoneen ajonopeutta sekä lyhentää kudoksen ja telapinnoitteen käyttöikää. Myös lopputuotteen laatu huononee. Lopputuotteen raipottumisesta puhutaan, kun lopputuotteesta on visuaalisesti havaittavissa kiillon tai opasiteetin vaihtelua tai muuta epähomogeenisuutta.

20

Taipumakompensoidusta telasta ja pinnoitetusta vastatelasta muodostettu nippikontaktissa oleva telapari on herkkä värähtelyille. Värähtelyjä aiheuttaa esimerkiksi telan epätarkkuudet, telan pinnoitteen muokkautuminen käytössä sekä nipin kautta 25 kulkevassa kuiturainassa tai kudoksessa olevat paksuusvaihtelut. Pitkään jatkuva värähtely edelleen voimistaa varsinkin pinnoitteen ja kudoksen muokkautumista aiheuttaen itseherätteistä värähtelyä. Raipottumisen kannalta pahin värähtelymuoto on sellainen, jossa telat värähtelevät vastakkaisissa vaiheissa 30 nipin suunnassa. Tällöin kuituraina, telapinnoite ja kudos muokkaantuvat kaikkein voimakkaimmin. Samalla telaparin mekaaninen rasitus lisääntyy ja myös meluongelmia ilmenee. Nipin suuntaista värähtelyä kutsutaan nippivärähtelyksi.

35 EP-patentissa numero 1333122 esitetään järjestely telaparin värinöiden vaimentamiseksi. Vaimennus on esitetty aikaansaatavaksi kohdistamalla toisen telan staattiseen akseliin voimaeli- 2 mellä voima, joka on vastakkaisessa vaiheessa kyseisen akselin liikkeeseen. Voima kohdistetaan välin päähän telan tukivälineistä. Esitetty järjestely on kuitenkin vaikutuksiltaan riittämätön useimpiin telapareihin. Toisin sanoen vaimennusteho on alhainen. 5 Lisäksi voimasta aiheutuu ylimääräisiä rasituksia telapariin ja sen ympäristöön. Järjestelyn säätäminen ja käyttäminen on myös hankalaa.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada kuiturainakoneeseen 10 värähtelyn vaimentamiseksi uudenlainen järjestely, joka on rakenteeltaan aikaisempaa yksinkertaisempi, mutta toiminnaltaan entistä monipuolisempi ja tehokkaampi. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ovat, että voimaelimet on järjestetty vastakkaisten telojen akseleiden tai ensimmäisen telan akselin 15 ja toisen telan tukivälineen välille. Toisin sanoen telaparit on kytketty yhteen toiminnalliseksi kokonaisuudeksi, jonka värähtelyjä voidaan vaimentaa tehokkaasti ilman ylimääräisiä rasituksia ympäröiviin rakenteisiin. Järjestelyn kokoonpano voidaan muodostaa eri komponenteista kunkin vaimennustarpeen mukaisesti. 20 Lisäksi järjestelyyn voidaan sisällyttää erilaisia toimintoja, jolloin ongelmia voidaan ennaltaehkäistä tai ainakin niiden vaikutuksia voidaan lieventää.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla 25 oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, joissa

Kuva la esittää keksinnön mukaisen järjestelyn ensimmäisen sovelluksen, 30 Kuva Ib esittää periaatepiirroksena keksinnön mukaisen järjestelyn värinöistä aiheutuvia muodonmuutoksia ja voimia ilman vaimennusta, kuva le esittää kuvan Ib suhteen vastakkaisia voimia ilman vaimennusta, 35 Kuva 2a esittää keksinnön mukaisen järjestelyn toisen sovelluksen, 3

Kuva 2b esittää keksinnön mukaisen järjestelyn kolmannen sovelluksen .

Kuvassa la esitetään keksinnön mukainen järjestely konesuunnassa 5 katsottuna. Järjestely on tarkoitettu värähtelyn vaimentamiseksi kuiturainakoneessa. Kuiturainakoneita ovat esimerkiksi paperi-ja kartonkikoneet. Sovellusesimerkeissä tarkastellaan kahta telaa 10 ja 11, jotka on sovitettu nippikontaktiin keskenään. Näin muodostuvan nipin kautta ohjataan kuituraina, joka muok-10 kaantuu nippikuorman vaikutuksesta (ei esitetty). Lisäksi, esimerkiksi puristimella, nipin kautta kulkee yksi tai jopa kaksi kudosta. Esimerkiksi softkalanterissa nipin läpi kulkee ainoastaan kuituraina. Softkalanterissa ylempänä telana 11 on esimerkiksi termotela ja alempana telana 10 taipumakompensoitu 15 tela. Molempien telojen 10 ja 11 akselit 12 ja 13 on tuettu tukivälineillä 14 ja 15. Tukivälineiden rakenteesta tarkemmin myöhemmin. Lisäksi järjestelyyn kuuluu voimaelimet 16, jotka on sovittu vaikuttamaan akseliin 12 välin päähän tukivälineistä 14 telojen 10 ja 11 värähtelyjen vaimentamiseksi.

20

Keksinnön mukaan voimaelimet 16 on järjestetty vastakkaisten telojen 10 ja 11 akseleiden 12 ja 13 tai ensimmäisen telan 10 akselin 12 ja toisen telan 11 tukivälineen 15 välille. Sovelluksesta riippumatta voimaelin siis yhdistää telat toiminnalliseksi 25 kokonaisuudeksi, jonka värähtelyä voidaan entistä paremmin vaimentaa. Lisäksi voimaelimen käyttö ja säätö ovat aikaisempaa helpommat ja tarkemmat. Voimaelin voidaan myös sijoittaa entistä vapaammin ja sen rakenne voidaan valita useasta eri vaihtoehdosta. Voimaelin kiinnitetään akseliin tai tukivälineeseen jollain 30 sopivalla tavalla. Edullisesti käytetään välyksettömiä niveliä ja jäykkiä tukivarsia.

Yksinkertaisemmillaan voimaelimet on järjestetty passiivisiksi vaimennuselimiksi. Toisin sanoen vaimennuselimet vastustavat 35 akselin tai akseleiden liikettä siten vaimentaen niiden värähtelyä ja pienentäen siten värähtelyn amplitudia. Samalla nippivä- 4 rähtely vaimenee. Useimmiten telat on sovitettu pystysuunnassa päällekkäin. Toisin sanoen akselit ovat pystysuoralla linjalla. Tällöin niin sanottu nippivärähtely aikaansaa akselien taipumisen siten, että akselien 12 ja 13 keskiosien erkaantuessa 5 toisistaan akselien 12 ja 13 päät lähenevät toisiaan. Tätä kuvataan periaatteellisesti kuvassa Ib. Päinvastainen liike esitetään kuvassa le, jossa akselien 12 ja 13 keskiosien lähentyessä toisiaan akselien 12 ja 13 päät erkaantuvat toisistaan. Kuvissa Ib ja le on esitetty periaatteellisesti tukipisteitä, 10 joiden suhteen akselit 10 ja 11 taipuvat. Edullinen vaimen-nuselimen sijoituspaikka on nimenomaan akselien päässä, jolloin kummankin akselin vapaan pään osuus muodostaa vipuvarren tukivälineiden kääntöpisteen suhteen. Varsinkin sovelluksessa, jossa vaimenninelin on sovitettu kiinni kumpaankin akseliin, saavute-15 taan tehokas vaimennus, sillä akselien päät liikkuvat maksimi-matkan vastakkaisiin suuntiin. Tällöin vaimennuselimelle kohdistuu molempien akselin liikkeet, joita voidaan vaimentaa samanaikaisesti. Kuvan la sovelluksessa molemmissa teloissa 10 ja 11 on staattiset akselit 12 ja 13, jonka ympärille on laakeroitu 20 pyörivästi telavaippa 17 ja 18.

Passiivisessa vaimenninelimessä akseleiden liikettä vastustava voima on esimerkiksi kitka tai elastisen materiaalin leikkaus-voima. Molemmissa tapauksissa liike-energia muuttuu lähinnä 25 lämmöksi. Passiivisuudesta huolimatta vaimenninelimen vastus voi olla säädettävä. Keksinnön mukainen vaimenninelin tehoaa juuri nippivärähtelyyn hyvin, koska akselien päät liikkuvat silloin myös vastakkaisissa vaiheissa. Tällöin vaimenninelimen kohdalla suhteellinen liike on suurinta. Käytännössä vaimenninelin toimii 30 sitä tehokkaammin, mitä suurempi tämä suhteellinen liike on. Esimerkkeinä vaimenninelimistä mainittakoon nesteiskunvaimennin, magnetoreologinen neste- tai elastomeerivaimennin, kitkavaimen-nin, viskoelastinen vaimennin tai squeeze film-vaimennin.

35 Passiivisten vaimenninelinten tilalla voidaan käyttää puoliak-tiivia vaimennuselimiä teloista muodostuvan telasysteemin 5 ominaistaajuuden muuttamiseksi ajoittain. Käytännössä edellä lueteltuja vaimenninelimiä voidaan käyttää myös puoliaktiivises-ti. Puoliaktiivisessa käytössä vaimenninelimellä muutetaan järjestelyn ominaistaajuutta, jolloin itseherätteinen värähtely 5 vaimenee tai sen muodostuminen estyy kokonaan. Toisin sanoen puoliaktiivisen vaimenninelimen jäykkyyttä varioidaan, jolloin koko järjestelyn ominaistaajuus muuttuu, mikä pysäyttää itsehe-rätteisen värähtelyn kehittymisen. Käytännössä samojen ajopara-metrien käyttö aiheuttaa raipottumista, jota on pyritty poista-10 maan esimerkiksi ajonopeutta tai nippikuormaa muuttamalla. Ajoparametrien muuttaminen kuitenkin vaikuttaa merkittävästi itse tuotantoon, mikä edelleen tuo uusia ongelmia. Keksinnön mukainen puoliaktiivinen vaimennuselin sallii ominaistaajuuden muuttamisen ajoparametrejä muuttamatta. Käytännössä vaimen-15 nuselimellä muutetaan järjestelyn jäykkyyttä, joka sitten vaikuttaa ominaistaajuuteen. Ominaistaajuuden muuntoväli määritetään tapauskohtaisesti ja muunto suoritetaan ohjelmoidun aikataulun mukaan tai tarpeen vaatiessa. Esimerkiksi nippiväräh-telyjen ilmetessä ensin muutetaan järjestelyn ominaistaajuutta 20 ongelmien välttämiseksi. Mikäli nippivärähtely jatkuu muunnosta huolimatta, ryhdytään muihin toimenpiteisiin värähtelyn vaimentamiseksi. Yksi korjausvaihtoehto on telapinnoitteen kunnostaminen tai uusiminen.

25 Kolmas keksinnön mukainen tapa vaimentaa värähtelyjä on käyttää aktiivisia vaimennuselimiä. Käytännössä tämä tarkoittaa toimielimiä, joilla aktiivisesti vastustetaan akselien liikettä niiden värähtelyjen vaimentamiseksi. Vastustava voima kohdistetaan akseleihin vastakkaisissa vaiheissa akselien liikkeiden 30 suhteen. Aktiivisella vaimenninelimellä siis tuotetaan voima-vaihtelua haitallisen nippivärähtelyn taajuudella, mutta vastakkaisessa vaiheessa. Tällöin voimavaihtelu vastustaa haitallista värähtelyä ja heikentää sitä. Myös aktiivisessa vaimenninelimes-sä voi olla passiivisia ja/tai puoliaktiivisia toimintoja, 35 jolloin kuhunkin tilanteeseen aikaansaadaan sopiva vaimennus. Varsinkin aktiivinen vaimenninelin tarvitsee jatkuvaa ohjausta, 6 joka perustuu järjestelyn todellisiin värähtelyihin. Kuvassa la esitetään periaatteellisesti ohjausjärjestelmää 19, jossa on anturoinnit 20 telassa 11, akselissa 13 ja laakeroinnissa 22. Anturoinnilla havaittujen värähtelyjen perusteella ohjataan 5 sitten voimaelintä 16. Vastaavat anturoinnit ovat myös toisessa telassa (ei esitetty). Anturointien sijainti ja lukumäärä voivat vaihdella. Ohjausjärjestelmä voi olla itsenäinen tai se on osa koneenohjausjärjestelmää. Vastaavaa ohjausjärjestelmää voidaan käyttää myös passiivisten ja puoliaktiivisten vaimenninelinten 10 kanssa. Käytännössä aktiivinen on vaimenninelin on jokin toimilaite, jonka liike on edullisesti lineaarinen.

Edellä on kuvattu edullisia voimaelinten käyttötapoja ja niiden sijoituspaikkoja. Ulkopuolisen asennuksen lisäksi voidaan 15 käyttää sisäpuolista asennusta. Tällöin voimaelin on sijoitettu telavaipan ja tukivälineiden väliin. Uiko- ja sisäpuolista asennusta voidaan käyttää myös samanaikaisesti. Tällöin voidaan käyttää erilaisia vaimenninelimiä esimerkiksi siten, että passiiviset vaimenninelimet on asennettu ulkopuolisesti ja 20 aktiiviset vaimenninelimet on asennettu sisäpuolisesti. Lisäksi edullisesti voimaelimet on järjestetty telojen molempien päiden yhteyteen, jolloin saavutetaan maksimaalinen ja ennen kaikkea tasaisesti jakautunut vaimennus.

25 Kuvassa 2b esitetään järjestely, jossa molempien telojen 10 ja 11 akselit 12 ja 13 ovat staattisia ja akseleille 12 ja 13 on laakeroitu telavaipat 17 ja 18. Lisäksi telojen 10 ja 11 tukivälineet ovat laakerointeja 21 ja 22, jotka on järjestetty jäykästi kiinni toisiinsa. Tällöin laakeroinnit 21 ja 22 sallivat 30 akseleiden 12 ja 13 taipumisen. Laakerointien jäykkä keskinäinen kiinnitys edesauttaa keksinnön mukaista vaimennusta ja pienentää järjestelyn värähtelyjä. Toisin sanoen järjestely on yhtenäinen kokonaisuus, joka on riippumaton ympäröivien rakenteiden jäykkyydestä. Tällöin vältetään ulkopuolisten värähtelyjen välitty-35 minen telapariin ja päin vastoin. Lisäksi akseleiden liikkeet välittyvät tarkasti voimaelimille. Toisaalta telojen 10 ja 11 7 tukivälineiden 14 ja 15 välille voidaan myös järjestää nivelöin-ti 23, joka sallii akseleiden 12 ja 13 liikkeet (kuva la).

Kuvassa 2a alempi tela 10 on taipumakompensoitu tela, jossa on 5 staattinen akseli 12 ja sille pyörivästi laakeroitu telavaippa 17. Ylemmän telan 11 akseli 13 on tuettu pyörivästi. Tällöin keksinnön mukaan pyörimään sovitetulle akselille 13 on järjestetty apulaakerointi 24 voimaelimen 16 kiinnittämistä varten. Toisin sanoen apulaakerointi 24 sallii akselin 13 pyörimisen 10 samalla välittäen voimaelimen vaimentavan voiman. Tässä voima-elimet on lisäksi tuettu vastakkaisen telan 10 tukivälineisiin 14. Tällöinkin järjestely pysyy yhtenä kokonaisuutena.

Kuvien la ja 2a sovellukset on mitoitettu juuri keksinnön 15 mukaista vaimennusta varten. Toisin sanoen akselit ovat tarpeettoman pitkiä. Keksinnön mukainen järjestely voidaan aikaansaada myös olemassa oleviin telapareihin. Kuvan 2b sovelluksessa järjestelyyn kuuluu kaksi ulokeakselia 25, jotka on sovitettu kummankin akselin 12 ja 13 jatkeeksi. Kuvan 2a mukaisessa 20 sovelluksessa ulokeakseli olisi vain toisen akselin jatkeena. Toispuolista voimaelimen asennusta voidaan joutua käyttää esimerkiksi tilanteessa, jossa telojen käyttölaitteet on sijoitettu heti akselien jatkeeksi.

Claims (11)

1. Järjestely värähtelyn vaimentamiseksi kuiturainakoneessa, johon kuuluu kaksi nippikontaktiin sovitettua telaa (10, 11), 5 joiden akselit (12, 13) on tuettu tukivälineillä (14, 15), ja johon järjestelyyn kuuluu voimaelimet (16), jotka on sovittu vaikuttamaan akseliin (12) välin päähän tukivälineistä (14) telojen (10, 11) värähtelyjen vaimentamiseksi, tunnettu siitä, että voimaelimet (16) on järjestetty vastakkaisten telojen (10, 10 11) akseleiden (12, 13) tai ensimmäisen telan (10) akselin (12) ja toisen telan (11) tukivälineen (15) välille.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että voimaelimet (16) on järjestetty passiivisiksi vaimennuseli- 15 miksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että voimaelimet (16) on järjestetty puoliaktiivisiksi vaimen-nuselimiksi teloista (10, 11) muodostuvan telasysteemin ominais- 20 taajuuden muuttamiseksi ajoittain.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että voimaelimet (16) on järjestetty aktiivisiksi vaimennuseli-miksi. 25

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että telojen (10, 11) tukivälineet ovat laakerointeja (21, 22), jotka on järjestetty jäykästi kiinni toisiinsa . 30

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että telojen (10, 11) tukivälineiden (14, 15) välille on järjestetty nivelöinti (23).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että voimaelimet (16) on järjestetty telojen (10, 11) molempien päiden yhteyteen.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestelyyn kuuluu yksi tai useampia ulokeakseleita (25), jotka on sovitettu jomman kumman tai kummankin akselin (12, 13) jatkeeksi.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että molempien telojen (10, 11) akselit (12, 13) ovat staattisia ja akseleille (12, 13) on laakeroitu telavaipat (17, 18) .

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että ainakin yhden telan (10, 11) akseli (12, 13. on tuettu pyörivästi.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestely, tunnettu 20 siitä, että pyörimään sovitetulle akselille (12, 13) on järjestetty apulaakerointi (24) voimaelimen (16) kiinnittämistä varten.