SE503823C2 - Metod att flytta resonansfrekvenser för störande svängningsmoder - Google Patents

Description

1D 15 20 25 30 35 503 1823 olägenheter. De störande svängningsmodernas resonansfrekvenser kan med föreliggande uppfinning flyttas så att svängningsmoderna inte längre utgör ett störande moment.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att tillgodose att 100% av de tillverkade förseglingsenheterna går att använda och att de har önskad funktion.

Dessa och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom att metoden av den inledningsvis beskriva typen getts kännetecknen av att symmetriskt placerade spår tas upp i reaktionskropparna, vilka spår placeras där de störande svängningsmoderna har ett maximum av spänning, alternativt ett maximum av förskjutning. .

Föredragna utföringsformer av uppfinningen har vidare getts de av underkraven framgående kännetecknen.

En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer nu närmare att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar av vilka: Fig. 1 visar en principskiss av en ultraljudsförseglingsenhet för vilken uppfinningen är avsedd Fig. 2 visar en föreseglingsenhet enligt uppfinningen Fig. 3 visar en symmetrisk spegling av en svängning Fig. 4 visar en anti-symmetrisk spegling av en svängning I Fig. 1 visas en principskiss på en ultraljudsförseglingsenhet 1för vilken uppfinningen är avsedd. Denna ultraljudsenhet 1 är endasten halv våglängd lång, då det i de fyllningsmaskiner den skall användas i, finns ett mycket begränsat utrymme.

Detta för att förseglingsenheten 1 skall kunna användas i befintliga fyllningsmaskiner utan att dessa behöver byggas om i någon större utsträckning. Fyllningsmaskinen är avsedd att förpacka flytande livsmedel i förpackningar av engàngstyp. En förpackningsmaterialbana bestående av ett laminat med papper eller papp, olika termoplastskikt och eventuellt aluminiumfolie, formas i fyllningsmaskinen till en tub vilken fylles med avsett fyllgods. Materialbanan tvärförseglas tvärs över vätsketuben och materialbanan avskäres l tvärförseglingarna till individuella förpackningar. Det är för tvärförseglingarna som denna förseglingsenhet 1 är framtagen.

Ultraljudsförseglingsenheten 1 i Fig. 1 består av en centralt placerad drivenhet 2, vilken är ansluten till en växelströmskälla, vilken ej visas i bild. Drivenheten 2 är placerad mitt i skärningpunkten för de tvà symmetriplan (se Fig. 2), som förseglingsenheten 1 kan uppdelas i. Drivenheten 2 är omgiven av symmetriskt placerade reaktionskroppar 3. Föreseglingsenheten 1 består vidare av ett horn 4 vilket avslutas med en làngsmal förseglingsyta 5. Förseglingsytans 5 bredd motsvarar tvärskarvsförseglingens bredd. För att uppnå tvärskarvsförseglingens. längd mäste ett antal ovan beskriva förseglingsenheter 1 byggas samman till en komplett » ultraljudsförseglingsutrustning. Mellan hornet 4 och reaktionskropparna~3.finns 10 15 20 25 30 35 503 823 förseglingsenhetens 1 nodplan 6, dvs ett plan där enhetens amplitud är noll. Nodplanet 6 är försett med en infästningskant 7 och det är här enheten 1 fixeras i fyllnings- maskinen. Fieaktionskropparnas 3 uppgift är att ge upphov till motsvängningar vilka kompenserar de krafter som uppstår då hornet 4 oscillerar.

En ultraljudsförseglingsenhet 1 med en så komplicerad geometri som den ovan beskrivna kan oscillera i ett stort antal olika svängningsmoder och varje svängnings- mod har en specifik resonansfrekvens. För att enheten 1 skall kunna arbeta tillfredsställande, måste en specifik fundamental svängningsmod eller arbetsmod med en definierad arbetsfrekvens isoleras från de övriga svängningsmoderna. Denna arbetsmod skall ge en jämn amplitud över hela förseglingsytan 5, entillräckligt hög amplitud, så att man erhåller en jämn och säkerförsegling och ett väl definierat nodplan 6, så att enheten 1 kan fixeras i infästningskanten 7. Den skall inte ge upphov till för höga påkänningar på material eller konstruktion och drivenheten 2 skall kunna excitera denna arbetsmod.

Genom att använda sig av FEM-beräkningar (Finita Element Metoden) kan man bestämma utseendet på alla de olika svängningsmoder som förekommer i en förseglingsenhet 1 samt att lokalisera svängningsmodernas resonansfrekvenser.

Förseglingsenheten 1 har två stycken symmetriplan 8, såsom visas i Fig. 2 och i båda dessa kan förekomma symmetriska speglingar S, såsom visas i Fig. 3 och anti- symmetriska speglingar A, såsom visas i Fig. 4. Därmed kan som ett resultat av två symmetriplan 8, fyra stycken olika fall förekomma, SS, AS, SA och AA. Såväl Fig.3 som Fig. 4 visar starkt förenklade exempel på reaktionskropparnas 3 oscillerande rörelse.

En förseglingsenhet 1 kan ha upp till trettiofem olika svängningsmoder mellan 0-40 kHz. _ Den fundamentala svängningsmoden eller arbetsmoden är av SSfl-typ. Denna skall favoriseras och isoleras i möjligaste mån från andra svängningsmoder. Speciellt måste övriga svängningsmoder av SS-typ hållas på ett avstånd av minst +/-5 kHz. För att vara säker på att uppnå den försegling som erfordras med en ultraljuds- förseglingsenhet 1, måste man hålla kontroll på alla de svängningsmoder som förekommer +/-10 kHz från arbetsmodens frekvens. * På grund av att osymmetrier kan förekomma i förseglingsenhetens 1 material eller uppkomma vid bearbetningen av denna, kan svängningsmoder avtyperna AS, SA och AA genereras. Dessa svängningsmoder blir störande då de förekommer +/-1 kHz från arbetsmoden. Ju närmare de finns, desto mer störande är de. De störande svängningsmoderna ger en ojämn amplitud, vilket resulterari en ojämn försegling. l värsta fall kan den störande svängningsmoden bli helt dominerande över arbetsmoden och förseglingen uteblir då helt och hållet. De störande svängningsmoderna ger vidare ogynnsamma påkänningar på material och konstruktion, vilket bidrar till minskad livslängd förförseglingsenheten 1. Förseglingsenheten 1 får genom dessa störande 10 15 20 25 30 35 sus 823 f svängningsmoder också en sämre verkningsgrad, genom effektförluster som avgår som värme.

En svängningsmod har flera maximum av spänning och flera maximum av förskjutning. För att kunna flytta resonansfrekvensen för en störande svängningsmod, skall ett maximum väljas, som inte sammanfaller med något maximum av spänning eller förskjutning, för den fundamentala svängningsmoden. Den fundamentala svängningsmoden skall företrädesvis ha ett minimum av spänning eller förskjutning där modifieringen görs.

För att undgå dessa störande svängningsmoder kan man enligt uppfinningen flytta dessa svängningsmoders resonansfrekvenser så att de inte längre blir störande.

Detta åstadkommes genom att man i reaktionskropparna 3 på förseglingsenheten 1 tar upp spår 9. Dessa spår 9 skall vara symmetriskt placerade och utformade. Spåren 9 placeras där man har ett maximum av spänning, dvs ett maximum av töjning, för den oönskade svängningsmoden, samtidigt som arbetsmoden inte skall andra karaktär eller förflyttas från arbetsfrekvensen. Alternativt görs symmetriskt placerade spår eller avfasningar där de störande svängningsmoderna har ett maximum av förskjutning. Även i detta fallet skall den fundamentala svängningsmoden inte ändra karaktär eller förflyttas från arbetsfrekvensen. Den fundamentala svängningsmoden behåller sin karaktär och resonansfrekvens om förändringen görs där den fundamentala svängningsmoden endast har lite spänning och små förskjutningar.

Spårens 9 höjd, bredd och längd styr förflyttningsavståndet. Finns det flera störande svängningsmoder, kan man behöva ta upp ett spår 9 i vardera sida, för varje svängningsmod. Alternativt kan ett maximum för spänning eller ett maximum för förskjutning för flera olika störande svängningsmoder sammanfalla och möjliggör då att endast ett för svängningsmoderna gemensamt spår 9 i vardera sidan behöver tas upp.

Genom att ta upp spår 9 i reaktionskropparna 3, där en specifik svängningsmod har ett spänningsmaximum, så minskas styvheten för moden. Fördelningen av massa och styvhet hos en kropp, avgör vilka svängningsmoder en kropp kan anta. Man kan uttrycka det som att en specifik svängningsmod har en viss styvhet och masströghet.

Områden med ett maximum av spänning utgör svängningsmodens styvhet och områden med ett maximum av förskjutning utgör svängningsmodens masströghet.

Minskas styvheten för en svängningsmod, minskas dess resonansfrekvens och ökas styvheten ökas dess resonansfrekvens. På motsvarande sätt så medför minskad masströghet för en svängningsmod, att dess resonansfrekvens ökar och en ökad masströghet medför minskad resonansfrekvens. i Det är en fördel i förekommande fall att flytta de störande svängninsmodernas resonansfrekvenser till en lägre nivå, då den fundamentala svängningsmodens arbetsfrekvens kan öka upp till 1 kHz i själva arbetsmomentet. Då det är en 10 15 20 25 30 503 823 förhållandevis enkel åtgärd att minska styvheten, i förhållande till att öka massan, är detta alternativ att föredra.

Samtidigt som de störande svängningsmoderna flyttas måste man kontrollera att inga andra svängningsmoder påverkas, så att dessa kan bli störande, av den upptagning av spår 9 i reaktionskropparna 3, som göres enligt uppfinningen. Det är väsentligt att de åtgärder som göres, dvs de spår 9 som upptas är så små som möjligt, med bibehållen förflyttningseffekt.

Som framgått av ovanstående beskrivning åstadkommes med föreliggande uppfinning en metod att förflytta störande resonansfrekvenser hos ultraljuds- förseglingssenheter 1, så att förseglingsenheten 1 kan ge en jämn och säker tvärskarvsförsegling. Metoden medverkar också till att man minskar ogynnsamma påkänningar på förseglingsenhetens 1 material och konstruktion.

Claims (5)

10 15 20 503 823 ß
1. PATENTKRÅV i. Metod att förflytta resonansfrekvenser för störande svängningsmoder hos ultraljudsförseglingsenheter (1) av den typ som har en centralt placerad drivenhet (2), omgiven av reaktíonskroppar (3) samt ett horn (4) med en långsträckt förseglingsyta (5), kännetecknad därav att symmetriskt placerade spår (9) tas upp i reaktionskropparna(3), vilka spår (9) placeras där de störande svängningsmoderna har ett maximum av spänning alternativt ett maximum av förskjutning.
2. 2. Metod i enlighet med patentkravet 1, kännetecknad därav att frekvensernas förflyttningsavstánd är beroende av spårets (9) höjd, djup och längd.
3. 3. Metod i enlighet med patentkravet 1, kännetecknad därav att förflyttningen av en resonansfrekvens innebär en förflyttning av en störande svängningsmod, vilkens styvhet minskas för att åstadkomma förflyttningen.
4. 4. Metod i enlighet med något av ovanstående patentkrav, kännetecknad därav att de störande resonansfrekvenserna förflyttas nedåt i frekvensområdet.
5. 5. Metod i enlighet med något av ovanstående patentkrav, kännetecknad därav att de störande resonansfrekvenserna förflyttas minst 1 kHz.