DE102006058940B4

DE102006058940B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen

Info

Publication number: DE102006058940B4
Application number: DE200610058940
Authority: DE
Inventors: Rolf Van Dr. Haag; Alexander Klupp; Manfred Dr. Mager; Josef Nelles; Christian Pringal; Jürgen Wolf
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2026-12-13
Also published as: DE102006058940A1

Abstract

Verfahren zur Dämpfung von im Nip zwischen einer ersten Walze und einer zweiten Walze entstehenden Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Materialbahn, dadurch gekennzeichnet,
dass eine viskose Flüssigkeit im Spalt zwischen mit einer Lagerung wenigstens einer der beiden Walzen verbundenen ersten Lamellen (2, 7) und ortsfest angeordneten oder mit der anderen Walze verbundenen zweiten Lamellen (3, 8) geschert wird und
dass als viskose Flüssigkeit eine elektro- oder eine magnetorheologische Flüssigkeit verwendet wird, deren Viskosität durch das Anlegen eines elektrischen oder eines magnetischen Feldes eingestellt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dämpfung von im Nip zwischen einer ersten Walze und einer zweiten Walze entstehenden Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Materialbahn. Bei der Materialbahn kann es sich beispielsweise um eine Papier- oder Kartonbahn handeln.
Materialbahnen müssen, bevor sie versandt werden können, auf Versand- oder Fertigrollen aufgewickelt werden. Als Rollenkerne werden hierfür üblicherweise Wickelhülsen verwendet, die vorzugsweise aus Pappe bestehen. Die Fertigrollen werden dadurch erzeugt, dass sogenannte Mutter- oder Tambourrollen, die am Ausgang einer Papiermaschine oder nach der Satinage erzeugt werden, abgewickelt, in Längsrichtung geschnitten und dann jeweils auf Wickelhülsen aufgewickelt werden. Diese Wickelhülsen liegen entweder auf einer Stützwalze einer Stützwalzen-Wickelmaschine auf oder seitlich an dieser an, oder die Wickelhülsen liegen in einem von zwei Tragrollen einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine gebildeten Wickelbett.
Im Fall einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine, wie sie beispielsweise aus der DE 200 13 319 U1 oder der EP 0 792 245 B1 bekannt ist, ist mindestens eine der beiden Tragwalzen angetrieben. Auf diese Weise liegen entsprechend der Anzahl der aus der ursprünglichen Materialbahn durch Längsschnitte erzeugten einzelnen Materialbahnen mehrere Wickelhülsen nebeneinander in dem Wickelbett, auch wenn nachfolgend aus Gründen der einfachen Darstellung stets nur eine einzige Wickelhülse in Verbindung mit einem auf ihr aufgewickelten Materialbahnwickel angesprochen wird. Es ist jedoch auch möglich, lediglich eine einzige Wickelrolle in einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine zu wickeln.
Beim Wickeln von Rollen werden durch Schwingungen der Rolle und der beiden Tragwalzen Eindrückungen in der Rolle verursacht, die durch Resonanzen immer an derselben Umfangsstelle auftreten und dadurch immer stärker werden. Dadurch wird einerseits die gesamte Wickelmaschine schädlichen Schwingungs-Beanspruchungen unterworfen, und andererseits wird die Wickelrolle mit Wickelfehlern gewickelt. Aber auch zahlreiche andere Walzen in einer Papiermaschine, insbesondere solche mit weichen Oberflächen, können im Betrieb eine bedeutende Schwingungsquelle bilden. Walzen dieser Art werden beispielsweise in Online- und Offline-Kalandern, Streichmaschinen, Leimpressen, Superkalandern und ähnlichen Aggregaten verwendet, in denen eine Walze mit weicher Oberfläche zusammen mit anderen Walzen einen Walzenspalt oder Nip bildet.
Durch den Spalt wird eine Papierbahn und möglicherweise ein Filz, ein Sieb oder dergleichen geführt. Wenn bei einer Walzenspaltlösung während des Betriebs der Spalt von einer Sieb-, Filz- oder Bahnnaht durchlaufen oder von größeren Verunreinigungen durchlaufen wird, wird eine bedeutende Änderung in der Dicke der den Spalt durchlaufenden Bahn verursacht, der die Beschichtung nachgeben muss. Dadurch fungiert die Beschichtung als schwingungserregende Feder. Beispielsweise wird der Spalt in Leimpressen und leimpressenartigen Streichvorrichtungen aus zwei Walzen derart gebildet, dass die eine Spaltwalze mit ihren Lagergehäusen direkt an der Ständerkonstruktion der betreffenden Vorrichtung angebracht ist, während die gegenüberliegende Walze mit ihren Lagergehäusen an Belastungsarmen angebracht ist, die gelenkig am Maschinenständer gelagert sind. Dabei beginnt insbesondere die an den Belastungsarmen angebrachte Walze zu schwingen, wobei sich die mit der weichen Oberfläche versehene Walze verformt. Hieraus resultiert eine Verstärkung der Schwingungen, und es kommt zu Resonanzschwingungen der Walze. Auf einfache Weise lassen sich solche Schwingungen dadurch beseitigen, dass die Maschinengeschwindigkeit verringert wird, so dass sich die Schwingung bei der betreffenden Maschinengeschwindigkeit nicht weiter verstärkt, sondern Dämpfung eintritt.
Aus der DE 199 15 848 A1 ist ein Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen eines Walzenpaares einer Papier- oder Kartonmaschine bekannt, das einen Pressenspalt in der Pressenpartie bildet. Bei diesem Verfahren kommt als Dämpfer eine auf mechanischer Reibung beruhende Dämpfungseinrichtung zum Einsatz. Ein derartiger Reibdämpfer hat jedoch verschiedene Nachteile, die beispielsweise im Verschleiß, in Stick-Slip-Reibung, schlechter Kühlungsmöglichkeit und im Fehlen einer Geschwindigkeitsabhängigkeit der Dämpfung bestehen.
Aus der GB 580 127 A und der DE 42 06 097 A1 sind Verfahren zur Dämpfung von Schwingungen bekannt, bei denen jeweils eine viskose Flüssigkeit in einem Spalt zwischen einer mit einer Lagerung wenigstens einer der beiden Walzen verbundenen ersten Lamelle/Scheibe und einer ortsfest angeordneten oder einer mit der anderen Walze verbundenen zweiten Lamelle/Scheibe geschert wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbessertes Verfahren zur Herstellung oder Behandlung einer Materialbahn entstehender Schwingungen zu schaffen, in der Schwingungen auf einfache Weise gedämpft werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine viskose Flüssigkeit im Spalt zwischen mit einer Lagerung wenigstens einer der beiden Walzen verbundenen ersten Lamellen und ortsfest angeordneten oder mit der anderen Walze verbundenen zweiten Lamellen geschert wird und dass als viskose Flüssigkeit eine elektro- oder eine magnetorheologische Flüssigkeit verwendet wird, deren Viskosität durch das Anlegen eines elektrischen oder eines magnetischen Feldes eingestellt wird.
Mittels einer derartigen, auf das Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Feldes reagierenden Flüssigkeit kann man besonders schnell auf veränderte Anforderungen, beispielsweise auf starke Schwingungen, reagieren.
Durch die Erfindung wird somit zu den bekannten Lösungen, d. h. zu der aus der DE 199 15 848 A1 bekannten Lösung eines Reibungsdämpfers und zu an anderer Stelle beschriebenen Hydraulikdämpfern, eine Alternativlösung geschaffen.
Erfindungsgemäß werden Schwingungen der Walze dadurch gedämpft, dass die Schwingungsenergie der Walze zunächst in eine Scherbewegung der Flüssigkeit umgesetzt und anschließend diese Scherbewegungsenergie durch die Bremsung der Flüssigkeit in Wärme umgewandelt wird. Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass die Dämpfung nahezu drucklos arbeitet.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Flüssigkeit nicht statisch in dem Spalt eingebracht ist, sondern durch den Spalt strömt. Im Falle einer rein statischen Flüssigkeit muss die durch die Flüssigkeitsscherung entstandene Wärme allein durch Wärmeleitung abgeführt werden. Dies kann in bestimmten Ausführungsformen nicht ausreichend sein. Daher wird die Flüssigkeit aus dem Bereich des Dämpfers abgeleitet und durch neue, kühlere Flüssigkeit ersetzt. Von Vorteil ist es hierbei insbesondere, wenn die Flüssigkeit einen Wärmetauscher oder eine Kühlvorrichtung durchfließt und, nachdem sie sich in diesem abgekühlt hat, wieder in den Dämpfer zurückgeführt wird.
Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn die Flüssigkeit temperiert wird, um eine stets gleichbleibende Dämpfungswirkung durch die in den Lamellen eingesetzte Flüssigkeit zu gewährleisten. Die Temperierung kann vorzugsweise auch durch den Wärmetauscher bzw. die Kühlvorrichtung realisiert werden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Dämpfung von im Nip zwischen einer ersten Walze und einer zweiten Walze entstehenden Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Materialbahn. Bei der Materialbahn kann es sich beispielsweise um eine Papier- oder Kartonbahn handeln.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung geschaffen, in der ein Behälter mit einer viskosen Flüssigkeit vorhanden ist und der Behälter mit einer Lagerung wenigstens einer der beiden Walzen verbundene erste Lamellen und ortsfest angeordnete oder mit der Lagerung der zweiten Walze verbundene zweite Lamellen umgibt, wobei der Spalt zwischen den ersten und den zweiten Lamellen durch die Flüssigkeit ausgefüllt ist, und in der die viskose Flüssigkeit eine elektro- oder eine magnetorheologische Flüssigkeit ist, deren Viskosität durch das Anlegen eines elektrischen oder eines magnetischen Feldes einstellbar ist.
Mittels einer derartigen, auf das Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Feldes reagierenden Flüssigkeit kann man besonders schnell auf veränderte Anforderungen, beispielsweise auf starke Schwingungen, reagieren.
Vorzugsweise wird als Flüssigkeit ein Öl eingesetzt.
In besonders vorteilhafter Weise wird durch eine Temperiereinrichtung die Viskosität der Flüssigkeit eingestellt.
In vorteilhafter Weise sind die beweglichen und die ortsfesten Lamellen entweder als ebene Flächen oder als Zylinderflächen ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Dämpfungseinheit kann Teil einer Positioniereinrichtung für eine Walze sein, die beispielsweise eine Feder, einen Dämpfer und eine Messeinrichtung zur Festlegung der Position einer Walze, beispielsweise einer Tragwalze, umfasst.
Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
1 einen rechteckförmigen Aufbau eines Behälters mit ortsfesten sowie mit der Lagerung einer Walze verbundenen, beweglichen Lamellen und
2 einen zylinderförmigen Aufbau eines Behälters mit ortsfesten und beweglichen Lamellen.
Eine (nicht dargestellte) Lagerung einer ersten, vorzugsweise oberhalb angeordneten Walze in einer Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn, ist mit einer rechenförmigen Anordnung 1 (1) von Lamellen 2 verbunden. Die Lamellen 2 sind jeweils im Wesentlichen flächenförmig ausgebildet und koplanar zueinander angeordnet.
Zwischen den Lamellen 2 erstrecken sich Lamellen 3 eines rechteckförmigen Behälters 4, der entweder mit dem Maschinenständer verbunden ist oder der an die Lagerung einer zweiten Walze angeschlossen ist, die mit der ersten Walze einen Nip bildet.
Zwischen den Lamellen 2 und 3 sind jeweils schmale Spalte, die durch eine viskose Flüssigkeit aufgefüllt sind. Die Flüssigkeit wird über einen Einlass 5 aus einer Zuführleitung aus einem Vorratsbehälter zugeführt, um während eines Schwingungsvorgangs aus dem Behälter 4 über einen Auslass 6 herausgedrückte Flüssigkeit kontinuierlich zu ersetzen. Gleichzeitig wird auf diese Weise sichergestellt, dass Flüssigkeit, die sich durch in Richtung eines Doppelpfeils A verlaufende Schwingungen der Walze erwärmt hat, durch kühlere Flüssigkeit ersetzt wird. In einem Kreislaufsystem lässt sich vorsehen, dass die erwärmte, aus dem Auslass 6 herausgetretene Flüssigkeit, nachdem sie aktiv oder passiv wieder abgekühlt ist, zu dem Vorratsbehälter zurückgeführt wird.
Die äußeren Lamellen 7 der Anordnung 1 sind gegenüber äußeren Lamellen 8 des Behälters 4 jeweils über Dichtungselemente 9 abgedichtet. Bohrungen 10, 11 in den Lamellen 2, 3 ermöglichen ein leichteres Fließen der Flüssigkeit zwischen den Lamellen 2, 3.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung (2) sind Lamellen 12, 13 jeweils konzentrisch und zylinderförmig um eine mittlere Lamelle 14 angeordnet. In diesem Fall kann ein zentraler Zufluss 15 der Flüssigkeit vorgesehen sein.

1: Rechenförmige Anordnung
2: Lamelle
3: Lamelle
4: Behälter
5: Einlass
6: Auslass
7: Äußere Lamelle
8: Äußere Lamelle
9: Dichtungselemente
10: Bohrung
11: Bohrung
12: Lamelle
13: Lamelle
14: Mittlere Lamelle
15: Zentraler Zufluss
A: Doppelpfeil

Claims

Verfahren zur Dämpfung von im Nip zwischen einer ersten Walze und einer zweiten Walze entstehenden Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, dass eine viskose Flüssigkeit im Spalt zwischen mit einer Lagerung wenigstens einer der beiden Walzen verbundenen ersten Lamellen (2, 7) und ortsfest angeordneten oder mit der anderen Walze verbundenen zweiten Lamellen (3, 8) geschert wird und dass als viskose Flüssigkeit eine elektro- oder eine magnetorheologische Flüssigkeit verwendet wird, deren Viskosität durch das Anlegen eines elektrischen oder eines magnetischen Feldes eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit durch den Spalt strömt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit temperiert wird.
Vorrichtung zur Dämpfung von im Nip zwischen einer ersten Walze und einer zweiten Walze entstehenden Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behälter mit einer viskosen Flüssigkeit vorhanden ist und dass der Behälter mit einer Lagerung der ersten Walze verbundene erste Lamellen (2, 7) und ortsfest angeordnete oder mit der Lagerung der zweiten Walze verbundene zweite Lamellen (3, 8) umgibt, wobei der Spalt zwischen den ersten (2, 7) und den zweiten Lamellen (3, 8) durch die Flüssigkeit ausgefüllt ist, und dass die viskose Flüssigkeit eine elektro- oder eine magnetorheologische Flüssigkeit ist, deren Viskosität durch das Anlegen eines elektrischen oder eines magnetischen Feldes einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ein Öl ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperiereinrichtung zur Einstellung Viskosität der Flüssigkeit vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten (2, 7) und die zweiten Lamellen (3, 8) als ebene Flächen oder als Zylinderflächen ausgebildet sind.