JPS5945792B2 - 広帯域脈動減衰器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、減衰器又は消音器の分野のもので、更に詳
しくは、脈動、即ち抄紙用ヘッドボックスに供給される
紙料懸濁液のようなものの圧力及び流量の波動を、なら
すように設計された内装型の減衰器であって、たわみ性
のダイヤフラムを備えた感度の良い自動平衡システムを
採用し、ダイヤフラムの一方の面における紙料懸濁液の
圧力変動に対応して、他方の面における自動制御された
空気圧によってダイヤフラムの位置ぎめをし、そして緩
衝させる減衰器に関するものである。

抄紙機に紙料を供給するラインにとっては、安定した率
で流体を供給するということが最も望ましいことである
。

抄紙機の紙料系統の場合、ポンプ、スクリーン又はその
類似装置によって、又はキャビティションのような障害
によって発生する紙料懸濁液の脈動は、製造された紙に
所謂バーリング（Ｂａｒｒｉｎｇ）といわれる欠陥を起
す。

この欠点、即ち機械進行方向の紙の密度むらは、紙の製
造上や使用上の他の問題点に伴って問題となるとか、又
はそのような他の問題点の原因となるものである。

このためいくつかの提案がなさね、斤量すなわちベーシ
ス重量の問題又は湿末部のバーリングの解消が試みられ
た。

一つの提案は、ポンプやスクリーンのような発生源によ
る振動の発生量を減少するという方法である。

これによれは流体力学的考慮を払う一方、製造上及び据
付において種々選択改良を重ね、又は精度を高めること
によって、いくらかその減少が達成できた。

他の多くの提案は、設計や用途を適正にした減衰器又は
音響フィルターを用いたものであって、流れの固定部分
いわば直流部分を乱すことが絶対にないように、好まし
くない振動量いわば流れの交流部分を減少させようとす
るものである。

ベーシス重量バーリングの理論的・実用的な論議、及び
反動型フィルターを用いた振動の制御原理については、
発明者の２つの論文、すなわち雑誌“Ｔａｐｐｉ”の第
６０巻第１０号（１９７７年１０月号）及び次号の第６
０巻第１１号（１９７７年１１月号）に発表した論文に
みることができる。

本発明は、ヘッドボックスに供給される紙料懸濁液に用
いて脈動の反射体として働く内装型減衰器にある。

この減衰器は、外部ハウジングとその中にある導管とを
包含する。

この外部ハウジングと導管とは、共に全長の大部分にわ
たって基本的に円形断面をもつことが好ましい。

略水平に広がった間隔をおいた二つの送行路（ラン）を
有する循環式ベルトの形状をもつたわみ性のダイヤフラ
ムが、導管の中にあってそこに固定されている。

紙料懸濁液は、ダイヤフラムの２つのラン外面に接して
導管の中を流れる。

空気は常にハウジングの中と、ダイヤフラムの２つのラ
ンの間に導入されている。

バルブ機構は、一端をめくらにし、また、ランに当接し
た開口を有する２本のパイプからなり、ダイヤフラムラ
ンの外面に加わる紙料懸濁液の圧力により通常はこの開
口を閉じている。

本発明の内装型減衰器は、小容積ですむように平面状に
略水平に延びるダイヤフラム構造に特徴がある。

これは比較的簡易なものであって、円形断面部分から略
円形の断面部分に移り、次いで円形断面部分に戻るとい
う構造のものである。

この構造によれば面積の広い水平部分につなげるために
ゆるやかな傾斜をもたせた長いつなぎ部分を形成して多
角形状とする場合とは異なり簡易なものとなるのである
。

加うるに、本発明の装置は、現にあるパイプラインを大
改造することなく、通常約７°の角度に傾斜させた通常
のパイプラインに設置する・フ）に適している。

本発明の減衰器は、音響的には、エネルギー吸収体では
なく、むしろエネルギー反射体、或はバイパス体である
。

それは周波数同調型の反射体でなくて、広帯域の周波数
にわたって作動するものである。

この発明の内装型減衰器は、１〜３０ヘルツの周波数帯
域において、紙料ラインのインピーダンスに比して、低
い分路インピーダンスを有し、それ故この重要な帯域に
おいて著しい減衰を生せしめるものである。

図面は、本発明を実施した内装型減衰器の一型式を示す
ものである。

第１図において、１０と示しであるのは外部ハウジング
で、フランジ１１によって一端を、またフランジ１２に
よって他端をシールされている。

減衰器は、抄紙機ヘッドボックスの現にある流入口もし
くは循環ラインに挿入されるようになっており、したが
って、その外部ハウジングは水平面に対し約６°より大
きく、約７°又は１０°より大きくない角度で取付けら
れる。

そうであるので、大改造することなく通常の傾斜ライン
に挿入するこさができる。

また内部の導管は０°より大きい傾斜をもつので、必要
な排水をすることができるようになっている。

ハウジング１０の内部には、参照番号１３に示す導管が
ある。

導管１３は、略水平な中央部１３ａがあり、その両端に
偏心した管継手１３ｂ及び１３ｃを備えており、管継手
によって外部の流出導管１４とそれと同軸の流入導管１
５とに夫々連結されている。

流入口から流出口への紙料の流れが実質的に均一な断面
を有するように、中央部１３ａ、管継手１３ｂ及び１３
ｃの断面寸法形状が決められており、それによう懸濁液
の著しい加速減速をなくし、ベルヌイ状態に著しい圧力
変化を避けようさするものである。

減衰器の内部構造は、第２図〜第４図に特に明らかに示
されている。

特に第３図でみるように、導管１３は、いくつかの部分
から構成され、その一つとしてアーチ形部１６を含む。

アーチ形部の周辺は、組となったみぞ付ブロックの上ブ
ロツク部１７及び１８に溶接又は他の方法で固定されて
いる。

同様に、その組となった下ブロツク部２０と２１には、
アーチ形部１９が溶接又は他の方法で固定されている。

ブロック部１７と２０とはねじボルト２２を用いて組立
てられている。

ブロック部１７は、プレート２４と組合せ、無端ループ
の形とした、たわみ性の強化ゴム様のダイヤフラム２５
にその一側端において締付圧力を加える。

このダイヤフラム２５の側端における締付圧力は、ナツ
ト２６．２７を用いて加える。

同様に１．ブロック部２０は、プレート２８と組合せ、
ダイヤフラム２５の下方のランの此の側端において、ナ
ツト２９．３０によって締付圧力を加える。

別の側端においては、ブロック部１８は、プレート３１
と組合せ、その間にダイヤフラム２５のこの側端をナラ
１−３２．３３によって挾み込む。

同様に、ブロック部２１は、プレート３４と組合せ、そ
のにダイヤフラム２５の下方ラン部分を組ナツト３５．
３６によって締付ける。

ダイヤフラムの一番端の部分には、第２図、第４図に示
すように組の横棒４１と４２が設けられており、その周
囲にダイヤフラム２５が巻設されている。

横棒４１と４２は導管に、第４図にみるように、ボルト
４０によって固定され、ダイヤフラムのこの部分をシー
ルしている。

ダイヤフラム２５の上下ランの間には、・棒４４のよう
な固定部材によって一体とされた平行間隔の複数のリブ
４３からなる格子状物がある。

リブ４３の間の空間のうちいくつかには、弾性のあるプ
ラスチック発泡体例えば発泡ポリウレタン等の非対称ブ
ロック４５がリブ４３に接着されて設けられている。

これらの非対称ブロック４５は、比較的軟質で圧縮スプ
リングの役をなし、エネルギーを吸収し、またダイヤグ
ラムのラン上に圧力を分散させるようにする。

そうすることにより、前記雑誌“Ｔａｐｐｉ”に一般的
に記述されているように減衰器の所望の吸音特性“Ｃ”
及び“Ｒ”特性が得られる。

運転開始時のような場合には、空気圧がダイヤフラムに
作用する紙料圧力に一致しないときがある。

このような時に格子状物は発泡体の非対称ブロックが押
しつぶされて厚さモーに近くなるのを防ぐ役をする。

しかしこのような押しつぶしが重なると、発泡体の非対
称ブロックはダイヤフラムに対する押えがきかなくなり
、正常な作動ができなくなる。

ひとつ又はそれ以上の空気流入口４７（第１図および第
２図）から圧縮空気が供給される。

この空気流入口４７が加圧空気導入装置を構成する。

流入口４７からの比較的均一な圧力の空気が、導管１３
を取り巻き、そしてダイヤフラムのラン間の空間に充た
されている。

導管１３を取り巻く空気室とダイヤフラムランの間の空
間との中間には、積層体が介在する。

この積層体は多孔質のフェルト又は布５１（第２図及び
第３図）を多孔質のスクリーン部材５２と５３の間には
さんだものである。

スクリーン部材は穿孔した金属板で作ることができる。

フェルト又は布及びスクリーン部材の複合物は、ボルト
５４（第２図）によってブロックに取付けられている。

ダイヤフラムランの波動により多孔質積層体の多孔の間
を出入する空気の粘性抵抗が、この減衰器の要件である
音響的抵抗を形成する。

従ってこの積層体が音響的抵抗性装置を構成する。

前記の雑誌“Ｔａｐｐｉ”に指摘したように、この粘性
抵抗は減衰器の減衰作用には寄与しない。

しかし、鋭い山を示す共鳴を消去するのには効果がある
。

このダイヤフラム間の空間にはバルブ機構が設けられて
いて、長周期の紙料の圧力減少又は空気圧力のゆっくり
とした上昇があると、ダイヤフラム２５の上側若しくは
下側ランの、又は両方のランに外向きの拡大変形を起し
、この変形に応じてバルブ機構が断続的に作動し、ラン
の間から空気を排出する。

このバルブ機構は、第２．３．５及び６図に明示したよ
うに一端がめくらのパイプ５６と５７の組から成る。

上側のパイプ５６には開口５６ａがあり、一方下側のパ
イプ５７には開口５７ａがある。

これらの開口はダイヤフラム２５の上下のランに隣接し
て夫々配置さへそして紙料の圧力と、ランの両面に作用
する空気圧の合計に発泡体の非対称ブロック４５からの
有効圧力を加えたものとが等しくなったとき、第５図に
示すように、ダイヤフラム２５は開口５６ａ及び５７ａ
を閉じる。

連続的空気流入及び／又は流動平均紙料圧力の長時間の
減少によって、発泡体の非対称ブロックの圧力に流動平
均ガスが加わったものが、流動平均紙料圧力を少しでも
超えた場合には、開口５６ａ及び５７ａの一方又は両方
とダイヤフラムとの間かはなれて空気が逃げる、すなわ
ち第６図に示すように、空気はその時ダイヤフラム間か
ら排出さへ そして第１．２，３図に示したように、ハ
ウジングからは排気管５８及び５９により排出される。

さらに詳述すれば次のごとくである。

すなわち、圧縮空気は空気流入口４７（第１図、第２図
および第３図）からハウジング１０内部に連続的に供給
され、多孔質積層体を通してふたつのダイヤフラム２５
で挾まれる空間へ流入する。

更に開口５６ａ 、５７ａ（第３図、第５図）とダイヤ
フラム２５とのすき間に応じた空気が管５６．５７及び
５８．５９（第１図、第２図、第３図、第５図および第
６図）を通して外へ排出される。

導管１３を流れる液圧が高くなり空気圧とのバランスが
くずれるとダイヤフラムの変形によりふたつのダイヤプ
ラムにより挾まれる空間が小さくなり、また開口５５ａ
、５７ａとダイヤフラム２５とのすき間が減少し、管
５６．５７より排出する空気量も低下するため、ダイヤ
フラム間の空気は多孔質積層体を通してケーシング１０
と導管１３との空間へと流出する。

導管１３を流れる液圧が下がると上記とは逆の理由でケ
ーシング１０と導管１２との空間から、多孔質積層体を
通して、ふたつのダイヤフラムにより挾まれる空間へと
空気が流れる。

以上の様にダイヤフラムランの波動により多孔質積層体
の多孔の間を空気は出入するのである。

本発明の減衰器は、小容積である平たい略水平なダイヤ
フラムを使用したもので、現にある抄紙機のヘッドボッ
クスへの材料供給ラインに容易に挿入可能なものである
。

ダイヤフラムにはそれ自体たわみ性があるもの、又はた
わみ性の縁部を有するものを用いる。

本発明の減衰器は、それ自体エネルギー吸収体ではない
が、エネルギー反射体である。

論理及び実験によって得られる最大減衰作用は１０：１
よりも犬である。

本発明の内装型減衰器は、ヘッドボックスの改造を必要
としないから、ヘッドボックス用減衰器として最適であ
る。

軸長が短いので、同じような減衰作用をもつ他の減衰器
とおきかえるのに適する。

全長が短くできるということの原因は、減衰器の断面が
円形から非円形へそして再び円形へと必要な程度にゆる
やかな変化をさせるのに長さの長い中間移行部品の必要
がないことにある。

この発明の減衰器には、他の大きな平面式減衰器と異っ
て、格子を設けている。

それは、ガス圧力が未だ液圧力に等しいところまで上昇
しない運転開始時の大きなアンバランスによる力に対抗
するためではなく、むしろ液中に挿入されているのでそ
の押しつぶしの力に対抵しなければならないためのもの
である。

本発明による減衰器の特性試験の結果は、第７〜１０図
のグラフに示した。

第７図と第８図は、減衰器と抄紙機ヘッドボックス間の
紙料配管に取付けん圧力変換器により得られた電気信号
の磁気記録を変調し、周波数のフーリエ変換スペクトル
分析によって得られたグラフである。

同様に、第９図及び第１０図は、抄紙機とは独立したベ
ータ線ゲージより得られたベーシス重量の記録から作成
したものである。

何れのグラフも連続して得られた１６のスペクトルを平
均したものである。

第７図は、供給ライン上の点における圧力対周波数をプ
田ノドしたもので、空気供給を切った減衰器、即ち減衰
器が作動しない場合のものである。

グラフに示されるように、圧力が最大にゆれる部分は約
１２ヘルツの周波数を有しているが、それは紙料ライン
におけるスクリーンの板の周波数に符号するものである
。

切換により空気が供給され、システムが平衡状態に達し
た時は、第８図に示したように、基本的にこの１２ヘル
ツの山は減少する。

この減少は約１３対１、つまり２２ｄｂである。第９図
及び第１０図のグラフは、紙自体について得られた測定
値を示す。

第７図と第８図の圧力測定を記録すると同時にヘッドボ
ックスから生産された紙は、ベータ線ゲージを通過する
。

このゲージは３０００平方フィート当りのポンド値に較
正した電気信号を与える。

第９図に示したように、進行方向のベーシス重量の最大
変動があるのは、１２ヘルツの周波数のところでみられ
る。

第１０図に示したように、減衰器を作動させた時、この
部分は非常に少くなる。

このことは、ここに記載しない他のテストの結果も、本
発明の減衰器が、ヘッドボックスのヘッダーと結ばれた
紙料のラインに通常起る脈動の周波数によって機械進行
方向における紙のベーシス重量の変動を最小にするのに
効果的であることを示している。

以上実施例の記載から、本発明の技術的範囲に属する種
々の変形を理解することができよう。

【図面の簡単な説明】

各図面は本発明の構造の最適の実施例及び実施の態様を
示す。 第１図は、本発明により改良した内装型減衰器の、一部
破断全体図である。 第２図は、その減衰器の内部を示した一部破断二部断面
詳細図である。 第３図は、第２図のＩ−１線に沿う断面図である。 第４図は第２図の■−■線に沿う部分の断面図である。 第５図は、パルプ機構が閉じている場合の、第３図の■
−■線に沿う部分拡大断面図である。 第６図は、バルブ機構が開いている場合の、第５図と同
様の図である。 第７図は、減衰器が作動していない場合の、紙料供給ラ
インの紙料圧力の変動幅対周波数をプロットしたグラフ
である。 第８図は、減衰器を作動させた場合の、第７図と同様な
グラフである。 第９図は、減衰器が作動していない場合の、生産紙の機
械進行方向のベーシス重量変動幅対周波数をプロットし
たグラフである。 そして第１０図は、減衰器を作動させた場合、異なった
条件が生じたことを示す、第９図と同様なグラフである
。 １０・・・・・・外部ハウジング、１１．１２・・・・
・・フランジ、１３・・・・・・導管、２５・・・・・
・ダイヤフラム、４５・・・・・・発泡体の非対称ブロ
ック、５１，５２゜５３・・・・・・多孔質の積層体、
５６．５７・・・・・・バルブを構成するパイプ、５６
ａ、５７ａ・・・・・・開口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハウジング１０と、このハウジング内にある導管１
   ３と、略水千間隔を保った１組のランを有し前記導管内
   に配設したたわみ性のダイヤフラム２５と、紙料の懸濁
   液を前記間隔を保ったランの上側及び下側において前記
   導管内を流す装置と、前記ハウジング内に加圧空気を導
   入する装置４７と、多孔質の積層体５２−５１−５３か
   ら成り前記導管の外とダイヤフラムラン間空間との間に
   介在され前記ダイヤフラムランの波動により多孔の間を
   空気が出入するように構成した音響的抵抗装置と、前記
   ダイヤフラムランに開口５６ ａ 、５７ａを接するよ
   うに前記ダイヤフラム間空間に配設されためくらパイプ
   ５６．５７から成り長周期空気圧力と砥料懸濁液圧力と
   が一致しないとき前記ダイヤフラムランの変形に対応し
   て作動し前記ダイヤフラムランの間から空気を逃がすバ
   ルブ機構とから成ることを特徴とする、懸濁液の脈動の
   反射体として作動する内装型の広帯域脈動減衰器。