KR20130091338A - 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구동 트레인(21, 22, 23, 1, 24, 25, 28), 특히 펄프 및 제지산업에서 플러스 스크류들(27)의 진동을 감소시키기 위한 장치에 관한 것이다. 장치는 바람직하게는 중공 샤프트로서 설계된 원통형 샤프트(2)가 제공되며, 원통형 샤프트는 커플링의 반쪽들 사이에 배치되고 마찰 표면들(12, 12')을 가지는 적어도 하나의 링(8, 11, 11', 11")이 원통형 샤프트의 주위에 배치되는 것을 주요 특징으로 한다. 이에 의해 발생할 수 있는 스틱-슬립 진동이 순조롭게 제거될 수 있으며, 그에 따라 구동 트레인의 기어박스(23)와 모터(21)가 보호될 수 있다.

Description

구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치{DEVICE FOR DAMPING VIBRATIONS IN A DRIVE TRAIN}
본 발명은 특히 펄프 및 제지 산업에서 플러그 스크류들을 위한 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치에 관한 것이다.
구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한, 많은 상이한 타입의 진동 댐퍼들이 존재한다. 점성(예를 들면, 속도-비례, 유압) 댐퍼는 유동 제한을 통과하여 하나의 챔버로부터 다른 하나의 챔버로 액체를 펌핑한다. 이를 허용하기 위해, 실링 문제와 함께, 사용되는 오일의 취급이 고려되어야 한다. 유압 댐퍼의 대안은 마찰 댐퍼이다. (쿨롬) 마찰 댐퍼의 이점은 사용 수명 동안에 변하지 않는 선형 재료 특성을 가지는 재료로 인한 그의 구조이다. 이 방식으로, 댐퍼의 동적 거동은 적당한 시뮬레이션 프로그램에 의해 매우 정확하게 예측될 수 있다. 설치된 부분들은 종래 방식의 절삭 공정에서 기계 가공될 수 있다.
특히, 제지 및 펄프 산업의 대형 플러그 스크류들의 경우에, 진동 문제가 가끔 발생할 수 있다. 플러그 스크류들은 재료 이송, 탈수, 압력 용기들의 실링 및, 특정한 일 실시예에서, 또한 목재 칩들의 거친 해섬(coarse defibration)에 사용된다. 실링을 위해, 소위 코일의 영역에 있는 스크류의 단부에, 경질의 플러그가 플러그 스크류의 하류에 있는 압력 영역으로부터 입구에 있는 대기 영역을 분리시키기 위해 형성된다. 플러그 형성과 탈수의 결과로, 높은 마찰 토크가 코일의 영역에 있는 목재 플러그와 스크류 사이에 발생한다. 특정한 작동 조건 하에서, 이는 스틱-슬립(stick-slip) 운동(스틱-슬립 진동)을 초래한다.
공정 매개변수들의 적절한 선택을 통해 진동을 최소화시키는 것이 시도되고 있다. 그러나, 특히 회전 속도가 요구되는 처리량에 의해 결정되고 변경될 수 없기 때문에, 공정 매개변수들이 종종 필요에 따라 변경될 수 없다.
그러므로, 본 발명의 목적은 특히 펄프 및 제지 산업에서 플러그 스크류들과 스크류 프레스들을 위한 구동 트레인의 진동의 위험을 제거하는 것이다.
그러므로, 본 발명은 바람직하게는 중공 샤프트로서 형성된 원통형 샤프트가 제공되고, 이 원통형 샤프트의 주위에 마찰 표면들을 가지는 적어도 하나의 링이 배치되는 것을 특징으로 한다. 환형으로 배치되는 마찰 요소들이 또한 이와 관련하여 링으로 간주되며, 여기서, 마찰 요소들은 원의 대부분의 원주에 걸쳐 연장된다. 마찰 표면들을 가지는 링은 여기서 댐퍼 요소로서 역할을 하며, 샤프트, 바람직하게는 중공 샤프트는 초기 위치로 복원하는 작용을 제공하기 위해 스프링 요소로서 역할을 한다. 샤프트는, 플러그 스크류 또는 스크류 프레스의 경우에, 스크류 샤프트의 제거에 필요한 것과 같이, 기어박스에 대한 간격이 간단한 방식으로 연결되는 것이 이로서 가능하다는 추가적인 이점을 제공한다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예는 마찰 표면들이 적어도 하나의 링의 외측에 반경방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 유리한 실시예는 중공 원통이 적어도 하나의 링의 주위에 배치되고, 중공 원통은 분할될 수 있는 것을 특징으로 한다. 만약 중공 원통이 적어도 하나의 링의 주위에 배치된다면, 마찰 표면에 대한 대응 표면이 중공 원통의 내주에 제공되는 것이 유리한 방식으로 가능하며, 중공 원통은 또한 의도하지 않은 접촉으로부터 (중공) 샤프트를 보호한다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예는 중공 원통 또는 이의 구성요소 원통이, 축방향으로 연장되고 원통 원주의 주위에 배치되는 슬롯들을 가지는 것을 특징으로 하며, 접선방향으로 미리 부하된 클램핑 밴드 또는 원주의 주위에 접선방향으로 배치되는 복수의 미리 부하된 타이 로드(tie rod)들이 댐퍼 토크를 부여하기 위해 제공될 수 있다. 슬롯들에 의해, 마찰 토크가 효과적인 방식으로 설정될 수 있으며, 댐퍼 토크는 클램핑 밴드에 의해 간단한 방식으로 부여될 수 있다. 접선방향으로 배치되는 복수의 타이 로드는 필요한 힘이 개개의 요소들 사이에 효과적인 방식으로 분할될 수 있다는 이점을 가진다.
본 발명의 대안의 실시예는 축방향 단부 측면들의 위에 마찰 표면들을 가지는 복수의 링들이 제공되는 것을 특징으로 하며, 링들은 중공 원통을 형성할 수 있다. 이런 배치에 의해, 댐핑 과정 동안에 발생되는 에너지가 특히 효과적인 방식으로 분배되는 것이 가능하다. 요소들은 또한 특히 간단한 방식으로 조립될 수 있고/조립될 수 있거나 또한 간단한 방식으로 개별 요소들을 대체할 수 있다.
본 발명의 하나의 유리한 실시예는 축방향으로 미리 부하된 복수의 타이 로드들이 댐퍼 토크를 부여하기 위해 제공되는 것을 특징으로 한다. 부여되는 힘은 타이 로드들의 배치의 결과로서 효과적인 방식으로 분배될 수 있다.
본 발명은 이제 도면들에 근거하여 예에 의해 설명될 것이며:
도 1은 본 발명의 제1 변형의 등각도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1 변형을 통과하는 단면을 도시한다.
도 3은 본 발명의 제2 변형의 등각도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제2 변형을 통과하는 단면을 도시한다.
도 5는 본 발명의 추가적인 변형을 통과하는 단면을 도시한다.
도 6은 펄프 및 제지 산업의 플러그 스크류에 대한 본 발명의 적용을 보인다.
도 1은 본 발명에 따른 회전 진동 댐퍼(1)의 제1 변형의 등각도를 도시한다. 회전 진동 댐퍼(1)는 플랜지들(3)을 가지는 샤프트(2)로 구성되며, 샤프트는 기어박스(도시되지 않음)로부터 베어링 샤프트(도시되지 않음)로 전체 토크를 전달한다. 플랜지들(3)을 가지는 샤프트(2)는 회전 진동 댐퍼(1)의 토션 스프링 요소로서 역할을 한다. 하나의 플랜지(3)를 지나서 연장되는 튜브(중공 원통)(4)가 다른 하나의 플랜지에 고정된다. 튜브(4)는 축방향으로 연장되고 원통 원주의 주위에 배치되는 슬롯들(5)을 가진다. 마찰 토크의 설정은 스크류(7)에 의해 함께 고정되고 접선방향으로 미리 부하되는 클램핑 밴드(6)에 의해 실현된다. 클램핑 밴드(6)는, 팽창 스프링과 유사하게, 길고 가는 형태를 가진다. 스프링 특성 곡선은 가능한 한 평평해야 한다. 심지어 마찰 요소들의 약간의 마모 후에도, 댐퍼(1)의 기능을 보장하는데 충분한 조임 작용(bracing action)이 여전히 있다는 것이 이 방식으로 보장된다.
도 2는 본 발명에 따른 회전 진동 댐퍼(1)를 단면으로 도시한다. 여기서, 샤프트(2)는 또한 유리하게도 이 방식으로 중량이 절감될 수 있는 중공 샤프트로서 형성될 수 있지만, 솔리드 샤프트로서 도시되었다. 샤프트(2)에 고정되게 연결되는 플랜지들(3)의 형태를 명확하게 보는 것이 또한 가능하다. 플랜지들(3)은 각각의 경우에 저속 클러치의 하나의 반쪽에 고정되게 연결된다. 튜브(중공 원통)(4)는 플랜지들(3) 중의 하나에 고정되며, 마찰 표면들을 가지는 링들(8)은 다른 하나의 링에 원주 방향으로(접선방향으로) 고정되며, 서로에 인접하게 배치되는 두 개의 링들(8)이 여기에 도시된다. 링들(8)은 또한 마찰 요소로서 역할을 하는 환형으로 배치되는 다수의 슬라이드 스트립으로 구성될 수 있다. 그러나, 하중에 따라, 단지 하나의 링(8) 또는 복수의 링들(8)이 사용되는 것이 또한 가능하다. 여기서, 튜브(4)는 링들(8)을 둘러싼다. 만약 비틀림 모멘트가 플랜지(3)에 작용하면, 토션 스프링(샤프트(2))이 팽창된다. 만약 팽창이 너무 커서 튜브(4)와 링들(8) 사이의 접착 한계를 초과하면, 에너지가 마찰에 의해 방출된다. 토션 스프링(샤프트(2))은 가능한 한 비틀림에 있어서 유연하며, 튜브(4)는 비틀림에 있어서 강성이 있는 형태를 가진다는 것이 여기서 보장되어야 한다. 비틀림 강성의 차이는 샤프트(2)와 튜브(4) 사이의 가능한 한 큰 직경 비율에 의해 획득된다. 펄프 및 제지 산업에서 플러그 스크류들을 위한 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 적용에서, 샤프트(2)는 스페이서의 기능을 실행한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 회전 진동 댐퍼의 제2 변형을 도시하며, 여기서 도 1은 등각도를 도시하며 도 2는 단면을 도시한다. 여기서, 또한, 플랜지들(3)은 중공 샤프트로서 형성될 수 있는 샤프트(2)에 고정되게 연결된다. 여기서, 튜브(4)는 두 부분으로 형성되며, 하나를 다른 하나에 삽입하고 억지 끼워 맞춤이 되는 내부 튜브(4')와 외부 튜브(4")로 구성된다. 여기서, 외부 튜브(4")는 슬롯들(5)을 가진다. 여기서, 마찰 토크를 설정할 수 있도록, 접선방향의 타이 로드들(9)이 원주의 주위에 배치된다. 힘의 효과적인 분배를 달성하기 위해 8개의 타이 로드들(9)이 원주의 주위에 분포되는 것이 유리하다는 것이 입증되었다. 타이 로드들(9)은 가능한 한 평평한 특성 곡선을 가지기 위해, 팽창 볼트들과 유사하게, 길고 가는 형태를 가진다.
회전 진동 댐퍼(1)의 기능은 도 4로부터 이해될 수 있다. 내부 튜브(4')는 더 작은 직경을 가지고 이의 단부에 링들(8)이 제공되며, 여기서 두 개의 링들(8)이 도시되지만, 단지 하나의 링(8) 또는 복수의 링들(8)이 사용되는 것이 또한 가능하다. 더 유리한 생산을 위해, 튜브(4' 및 4")가 하프셀(half-shell)들로서 생산되고 스크류들(10)에 의해 서로 고정되게 연결되는 것이 여기에 있는 경우이다.
도 5는 본 발명의 추가적인 변형을 도시한다. 마찬가지로 회전 진동 댐퍼(1)는 샤프트(2)로 구성되며, 이 샤프트는 중공 샤프트로서 형성될 수 있고 이의 단부들에 플랜지들(3)이 제공된다. 여기서, 샤프트(2)는 다시 토션 스프링으로서 역할을 한다. 튜브(4)는 이들 사이에 마찰면(12, 12' 등)이 형성되는 링들(11, 11', 11" 등)에 의해 여기에서 형성된다. 링들(11)을 가지는 구조는 용장성을 제공한다. 만약 하나의 마찰 쌍이 고착되면, 댐퍼의 기능을 실행하는 다른 것들이 존재한다.
도 6은 펄프 및 제지 산업에서 플러그 스크류를 위한 구동 트레인에서 본 발명의 배치를 도시한다. 그러나, 이 배치는 또한 스크류 프레스 및 다른 어셈블리들에 사용될 수 있다. 도 6은 고속 클러치(22)에 의해 기어박스(23)에 연결되는 모터(21)를 도시한다. 저속 클러치의 두 반쪽들 사이에서 작용하는 본 발명에 따른 회전 진동 댐퍼(1)가 기어박스(23)와 베어링 유닛(24) 사이에 위치된다. 플러그 스크류(27)의 스크류(25)는 베어링 유닛(24)에 장착된다. 스크류(25)는 다른 단부에서 소위 코일(28)에 장착된다. 여기서, 목재 칩들이 입구(26)에서 플러그 스크류(27)로 도입되며, 원뿔형 부분에서 압착되고 탈수된다. 여기서, 출구(29)에는 역압 장치(30)가 제공될 수 있다. 여기서, 전체 구동 트레인은 모터(21), 고속 클러치(22), 기어박스(23), 저속 클러치의 두 반쪽들 사이에 배치되는 회전 진동 댐퍼(1), 저속 클러치 그 자체, 베어링 유닛(24), 스크류(25), 및 플러그 스크류(27)의 코일(28)로 구성된다.
플러그 스크류들(27)은 재료 이송, 탈수, 압력 용기에 대한 실링 및, 특정한 일 실시예에서, 또한 목재 칩들의 거친 해섬에 사용된다. 실링을 위해, 소위 코일(28)의 영역에 있는 스크류(25)의 단부에, 플러그 스크류(27)의 하류에 있는 압력 영역으로부터 입구(26)에 있는 대기 영역을 분리하기 위해 경질의 플러그가 형성된다. 플러그 형성과 탈수의 결과로, 높은 마찰 토크가 코일(28)의 영역에서 스크류(25)와 목재 플러그 사이에 발생한다. 특정한 작동 조건 하에, 이는 스틱-슬립 운동(스틱-슬립 진동)을 초래한다. 스틱-슬립 운동의 결과로서, 기어박스(23)의 가능한 손상을 회피하기 위해, 또는 추가적인 결과로서 모터(21)의 가능한 손상을 회피하기 위해, 회전 진동 댐퍼(1)가 기어박스(23)와 베어링 유닛(24) 사이에서 구동 트레인의 저속 클러치의 반쪽들 사이에 삽입된다. 이 방식으로, 발생하는 플러그 스크류 진동은 완전히 제거될 수 있으며, 그 이유는 스틱-슬립 진동이 자체 유도 진동이기 때문이다. 적절한 댐핑을 통해, 진동의 에너지와 그에 따른 이의 진폭이 영으로 감소되는 것이 가능하다. 스크류(25)가 분리될 때, 이는 하우징으로부터 축방향 후방으로 인출되어야 한다. 이를 위해, 베어링 유닛(24)이 분리되어야 하며, 또한 기어박스(23)의 방향으로 충분한 공간이 있어야 한다. 축방향 길이는 이제 본 발명에 따른 회전 진동 댐퍼(1)에 의해 완전히 이용되며, 그에 의해 회전 진동 댐퍼는 베어링 유닛(24)과 기어박스(23) 사이의 길이를 연결하는 역할만을 가졌던 지금까지 제공된 스페이서를 대체한다.
본 발명에 따른 회전 진동 댐퍼는 충분한 공간이 존재하거나 구동 트레인의 축방향 길이에 대해 필요한 곳이라면 어디서나 사용될 수 있다. 이는 또한, 예를 들면, 스크류 프레스에 적용된다.

Claims (10)

  1. 특히, 펄프 및 제지 산업에서 플러그 스크류들을 위한 구동 트레인(21, 22, 23, 1, 24, 25, 28)의 진동을 감소시키기 위한 장치로서,
    바람직하게는 중공 샤프트로서 형성되는 원통형 샤프트(2)가 제공되고,
    상기 원통형 샤프트는 클러치의 반쪽들 사이에 배치되고, 이들에 고정되게 연결되며,
    상기 원통형 샤프트의 주위에 마찰 표면들을 가지는 적어도 하나의 링(8, 11, 11', 11")이 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마찰 표면들(12, 12')은 상기 적어도 하나의 링(8, 11, 11', 11") 위에서 외측에 반경방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    중공 원통(4, 4', 4")은 적어도 하나의 링(8, 11, 11', 11")의 주위에 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중공 원통(4, 4', 4")은 분할되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 중공 원통(4) 또는 이의 구성요소 원통(4', 4")은, 축방향으로 연장되고 상기 원통의 원주의 주위에 배치되는 슬롯들(5)을 가지는 것을 특징으로 하는 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    접선방향으로 미리 부하된 클램핑 밴드(6)가 댐퍼 토크를 부여하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 원주의 주위에 접선방향으로 배치되는 미리 부하된 복수의 타이 로드들(9)이 댐퍼 토크를 부여하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    축방향 단부 측면들의 위에 있는 마찰 표면들(12, 12')을 가지는 복수의 링들(11, 11', 11")이 제공되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 링들(11, 11', 11")은 상기 중공 원통(4)을 형성하는 것을 특징으로 하는 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    축방향으로 미리 부하된 복수의 타이 로드들(13)이 댐퍼 토크를 부여하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치.
KR1020137004885A 2010-07-29 2011-07-21 구동 트레인의 진동을 감소시키기 위한 장치 KR101821442B1 (ko)

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