DE10221680C1 - Calender, for finishing a paper web, has an oscillation sensor assembly linked to magnetic field generators at least at a pair of rollers, to correct any oscillations and prevent marking the web with stripes - Google Patents
Calender, for finishing a paper web, has an oscillation sensor assembly linked to magnetic field generators at least at a pair of rollers, to correct any oscillations and prevent marking the web with stripesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kalander mit mehreren in einem Walzenstapel angeordneten Walzen und einer Sen soranordnung, die eine Schwingung mindestens einer Wal ze erfaßt, wobei mindestens eine Walze eine steuerbare Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung aufweist. Ferner be trifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kalanders mit mehreren Walzen, die in einem Walzensta pel gegeneinander gedrückt werden, wobei man an minde stens einer Walze Schwingungen ermittelt und mit Hilfe eines Magnetfels Zusatzkräfte erzeugt.The invention relates to a calender with several a roll stack arranged rolls and a Sen sensor arrangement, the vibration of at least one whale ze detected, with at least one roller controllable Has magnetic field generating device. Furthermore be the invention relates to a method for operating a Calender with multiple rolls in a roll mill pel are pressed against each other, whereby at minde at least one roller determines vibrations and with the help of a magnetic rock generates additional forces.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Kalanders erläutert, der zum Behandeln einer Papierbahn vorgese hen ist. Bei der Herstellung einer Papierbahn wird die Papierbahn durch den Kalander geleitet und in den Nips, die zwischen benachbarten Kalanderwalzen gebildet sind, mit Druck und gegebenenfalls mit erhöhter Temperatur beaufschlagt. In derartigen Kalandern wirken vielfach sogenannte "weiche" Walzen mit "harten" Walzen zusam men. In manchen Positionen wirken auch zwei "weiche" Walzen zusammen. Die weichen Walzen sind hierbei mit einem Kunststoffbelag bezogen, der nachgiebiger ist als die Oberfläche der harten Walzen.The invention is based on a calender explained that vorese for treating a paper web hen is. When producing a paper web, the Paper web passed through the calender and in the nips, that are formed between adjacent calender rolls, with pressure and possibly with elevated temperature applied. In calenders of this type act in many ways so-called "soft" rollers together with "hard" rollers men. In some positions there are also two "soft" Rolling together. The soft rollers are included a plastic covering, which is more flexible than the surface of the hard rollers.
Man hat nun festgestellt, daß nach einer gewissen Be triebszeit derartiger Kalander ein sogenanntes Barring zu beobachten ist. Dieses Barring bewirkt einerseits ein unerwünschtes streifenförmiges Muster auf der Pa pierbahn, das ab dem Zeitpunkt der Sichtbarkeit zum Ausschuß der Papierbahn führt. Die Streifen sind aber auch als streifenförmige Markierungen an den elasti schen Walzen erkennbar. Die weichen Walzen werden sozu sagen vieleckig. Sobald eine derartige Form auftritt, muß die Walze oder müssen die Walzen, an denen der Be lag so umgeformt worden ist, überarbeitet werden. In der Regel ist dies mit einem Abdrehen oder Abschleifen der Walze verbunden.It has now been found that after a certain loading driving time of such calenders a so-called barring can be observed. On the one hand, this barring causes an undesirable stripe pattern on the Pa pierbahn, which is visible from the time of visibility Committee of the paper web leads. But the stripes are also as stripe-shaped markings on the elasti visible rollers. The soft rollers become like this say polygonal. As soon as such a form occurs must the roller or the rollers on which the loading lay has been reshaped to be revised. In this is usually done by turning or grinding connected to the roller.
Die Ursachen für die Barring-Bildung sind noch nicht restlos aufgeklärt. Man nimmt an, daß die Barring- Bildung auf Schwingungen zurückzuführen ist, denen der Walzenstapel und damit die einzelnen Walzen ausgesetzt sind.The causes of barring formation are not yet completely cleared up. It is believed that the barring Education is due to vibrations that the Roll stack and thus the individual rolls exposed are.
Zur Verminderung der Barring-Erscheinung ist es in DE 100 08 800 A1 vorgeschlagen worden, im Innenraum ei ner Walze eine aktive Schwingung zu erzeugen, die auf den Walzenmantel wirkt. Mit diesen Schwingungen erzeugt man sozusagen Gegenschwingungen zu den Schwingungen, die sich im Kalander im Betrieb ausbilden. Durch diese Gegenschwingungen kann man das Rückkopplungsverhalten im Kalander ändern. Im Idealfall kann man die vom Ka lander erregten Schwingungen eliminieren, zumindest aber vermeiden, daß die resultierende Schwingung zu ei ner Barring-Bildung führt.It is in to reduce the appearance of barring DE 100 08 800 A1 has been proposed in the interior ner roller to generate an active vibration on the roller shell acts. Generated with these vibrations so to speak, counter-vibrations to the vibrations, who train in the calender in the company. Through this Counter-vibrations can be seen in the feedback behavior change in the calender. Ideally, the Ka Eliminate excited vibrations, at least but avoid causing the resulting vibration to egg leads to barring formation.
Allerdings ist die Ansteuerung der aktiven Schwingung im Innenraum der Walze relativ aufwendig. Die Rückkopp lung auf den Walzenmantel erfordert ebenfalls einen ge wissen Aufwand.However, the control of the active vibration relatively expensive in the interior of the roller. The feedback on the roll shell also requires a ge know effort.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Barring- Bildung zu vermindern.The invention is based on the object, the barring Reduce education.
Diese Aufgabe wird bei einem Kalander der eingangs ge nannten Art dadurch gelöst, daß die Magnetfeld- Erzeugungseinrichtung ein auf eine benachbarte Walze einwirkendes Magnetfeld in Abhängigkeit von Signalen der Sensoranordnung erzeugt.This task is at the beginning of a calender ge named type in that the magnetic field Generation device on an adjacent roller acting magnetic field depending on signals of the sensor arrangement.
Ein Magnetfeld, das auf eine andere Walze einwirkt, er zeugt Kräfte zwischen der mit der Magnetfeld-Erzeu gungseinrichtung versehenen Walze und der anderen Wal ze. Diese Kräfte müssen nicht übermäßig groß sein. Es ist also nicht unbedingt erforderlich, diese Kräfte so groß zu machen, wie sie zum Druckbeaufschlagen der Ma terialbahn notwendig sind. Mit den magnetisch bedingten Kräften lassen sich aber Schwingungen, denen die Walze ausgesetzt ist, beeinflussen. Diese Beeinflussung kann grundsätzlich die Schwingungen der Walze verstärken oder abschwächen. Man sieht daher zusätzlich als eine Maßnahme vor, daß die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung in Abhängigkeit von Signalen der Sensoranordnung, die eine Schwingung im Kalander erfaßt, angesteuert wird. A magnetic field that acts on another roller, he creates forces between those with the magnetic field generator supply device provided roller and the other whale ze. These forces do not have to be excessive. It So is not absolutely necessary, these forces like that to make it big as it pressurizes the Ma material web are necessary. With the magnetically conditioned However, vibrations can be exerted by the roller is affected. This influence can fundamentally amplify the vibrations of the roller or weaken. You can therefore see it as one Measure before that the magnetic field generating device as a function of signals from the sensor arrangement a vibration in the calender is detected, is controlled.
Auf diese Weise kann man mit einer relativ großen Zu verlässigkeit die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung so betreiben, daß die Schwingungen im Kalander nicht ver stärkt, sondern nur abgeschwächt oder sogar ganz besei tigt werden.This way you can deal with a relatively large amount reliability the magnetic field generating device so operate that the vibrations in the calender do not ver strengthens, but only weakened or even completely be done.
Die Beaufschlagung einer Walze mit einem Magnetfeld ist an sich aus DE 195 07 828 C1 bekannt. Dort wird die Ma gnetfeld-Erzeugungseinrichtung aber verwendet, um die Kräfte, die zur Druckbeaufschlagung der Materialbahn erforderlich sind, zu erzeugen. Dies ist bei der vor liegenden Erfindung, wie oben angegeben, nicht erfor derlich. Die Kräfte, die zur Druckbeaufschlagung die nen, können auf herkömmliche Weise erzeugt werden, bei spielsweise durch hydraulische Stützelemente, die in einer oder in beiden Endwalzen des Walzenstapels vorge sehen sind. Die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung dient lediglich dazu, eine Schwingungsbeeinflussung der Wal zen dahingehend vorzunehmen, daß die Barring-Bildung vermindert oder sogar verhindert wird.The application of a magnetic field to a roller is known per se from DE 195 07 828 C1. There the Ma gnetfeld generating device but used to Forces that exert pressure on the material web are required to generate. This is the case before lying invention, as indicated above, not required sary. The forces used to pressurize the NEN can be generated in a conventional manner for example, by hydraulic support elements in featured one or both of the end rolls of the roll stack are seen. The magnetic field generating device is used only to influence the vibration of the whale zen in such a way that the barring formation is reduced or even prevented.
Je dichter die Walzen benachbart sind, auf die die Ma gnetfeld-Erzeugungseinrichtung Kräfte ausübt, desto wirksamer sind die Kräfte und desto geringer ist der Energieverbrauch, der zur Erzeugung des Magnetfelds er forderlich ist. Vorzugsweise wirkt das Magnetfeld auf mindestens eine Nachbarwalze ein. Wenn man Kräfte zwi schen benachbarten Walzen erzeugt, dann kann man das Magnetfeld durch den Nip hindurch wirken lassen. Eine Beeinflussung von weiter entfernt liegenden Walzen ist dann relativ schwach ausgebildet. Die Beeinflussung von zwei benachbarten Walzen reicht aber in der Regel aus, um das Schwingungsverhalten eines Kalanders so zu än dern, daß die Barring-Bildung vermindert wird.The closer the rollers are to which the Ma gnetfeld generating device exerts forces, the the more effective the forces are and the lower the Energy consumption required to generate the magnetic field is required. The magnetic field preferably acts at least one neighboring roller. If you have powers between neighboring rollers, then you can do that Let the magnetic field work through the nip. A Influencing rollers further away is then relatively weak. Influencing two adjacent rollers are usually sufficient, to change the vibration behavior of a calender that barring formation is reduced.
Bevorzugterweise erzeugt das Magnetfeld Kräfte zwischen den Walzen, deren Resultierende im wesentlichen in Pressenrichtung gerichtet ist. Die Pressenrichtung ist die Richtung, in der die Walzen gegeneinander gedrückt werden. Es ist aber auch möglich, daß die Walzen in Be zug zu einer Ebene, in der die Rotationsachsen der bei den Endwalzen liegen, geringfügig versetzt sind. Aus diesem Grunde ist es nicht erforderlich, daß die vom Magnetfeld erzeugten Kräfte genau parallel zu dieser Ebene gerichtet sind. Kleinere Abweichungen sind durch aus möglich. Durch die genannte Ausrichtung wird aber vermieden, daß den Walzen eine zusätzliche Schwingung aufgeprägt wird, die eine wesentliche Komponente senk recht zu der Ebene aufweist. Dies hält die Belastung auf die Lageranordnung im Ständer des Kalanders klein. Gleichwohl wird eine ausreichende Schwingungsdämpfung möglich.The magnetic field preferably generates forces between the rollers, the resultant of which is essentially in Press direction is directed. The press direction is the direction in which the rollers are pressed against each other become. But it is also possible that the rollers in Be train to a plane in which the axes of rotation of the the end rollers are slightly offset. Out for this reason it is not necessary that the of Magnetic field generated forces exactly parallel to this Level. Smaller deviations are through possible. Due to the mentioned orientation avoided the rollers from additional vibration is impressed that lower an essential component right to the plane. This keeps the burden on the bearing arrangement in the stand of the calender small. Nevertheless, adequate vibration damping possible.
Bevorzugterweise weisen mindestens zwei Walzen jeweils eine Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung auf. Damit erge ben sich weitere Möglichkeiten, Schwingungen, die im Kalander auftreten, zu dämpfen.Preferably, at least two rollers each have a magnetic field generating device. With it erge there are other possibilities, vibrations that occur in the Calenders occur to dampen.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Magnetfeld- Erzeugungseinrichtungen in Abhängigkeit voneinander an steuerbar sind. Man kann die Magnetfeld-Erzeugungsein richtungen beispielsweise so ansteuern, daß sie gleich zeitig eine anziehende Wirkung aufeinander ausüben, um eine entsprechend starke Schwingungsanregung zu bewir ken. Es ist aber auch möglich, die beiden Magnetfeld- Erzeugungseinrichtungen so anzusteuern, daß sich die Magnetfelder abstoßen. Während die erste Betriebsweise zu einer geringfügigen Erhöhung der Druckspannungen im Nip zwischen den beiden Walzen führt, führt die letzt genannte Betriebsweise zu einer geringfügigen Absenkung des Drucks im Nip. Beide Maßnahmen beeinflussen die Be handlung der Materialbahn im Nip praktisch nicht oder nicht nennenswert. Sie sind aber gut geeignet, um das Schwingungsverhalten des Kalanders positiv dahingehend zu beeinflussen, daß eine Barring-Bildung vermindert wird.It is particularly preferred here that the magnetic field Generation facilities depending on each other are controllable. One can be the magnetic field generation Control directions so that they are the same have an attractive effect on one another in order to to cause a correspondingly strong vibration excitation ken. However, it is also possible to use the two magnetic field Control generation facilities so that the Repel magnetic fields. During the first mode of operation to a slight increase in the compressive stress in the Nip leads between the two rollers, the last leads mentioned operating mode for a slight reduction the pressure in the nip. Both measures influence the loading act of the material web in the nip practically not or not worth mentioning. But they are well suited to that Vibration behavior of the calender positive to influence that barring formation diminishes becomes.
Bevorzugterweise weist die Magnetfeld-Erzeugungsein richtung einen magnetischen Pfad auf, der eine Kompo nente in Axialrichtung der Walze aufweist. Das Magnet feld kann sich also in Axialrichtung der Walze schlie ßen. Dies hält magnetische Verluste, die durch einen größeren Luftspalt im "Rückweg" des magnetischen Pfades entstehen könnten, klein.Preferably, the magnetic field generation towards a magnetic path that is a compo has in the axial direction of the roller. The magnet The field can therefore close in the axial direction of the roller SEN. This keeps magnetic losses through one larger air gap in the "return path" of the magnetic path could arise, small.
Vorzugsweise wirkt die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung auf eine vorbestimmte Länge der Walze, die kürzer als die axiale Länge der Walze ist. Zu einer Schwingungs dämpfung reichen auch Magnetfelder aus, die in Axial richtung relativ kurz sind. Gegebenenfalls kann man auf die axiale Länge der Walze verteilt mehrere relativ kurze Magnetfeld-Erzeugungseinrichtungen vorsehen, die gleichartig oder unterschiedlich betrieben werden kön nen. Eine Krafteinleitung oder ein Kraftstoß auf einen Bereich der Walze, der sich auf eine relativ kurze axiale Länge begrenzt, führt dennoch zu einer Schwin gungsbeeinflussung der gesamten Walze und damit zu ei ner Beeinflussung der Schwingung im Kalander. Aller dings benötigt eine kürzere Magnetfeld-Erzeugungsein richtung auch nur weniger elektrische Energie.The magnetic field generating device preferably acts to a predetermined length of the roller that is shorter than is the axial length of the roller. To a vibration damping is also sufficient for magnetic fields in axial direction are relatively short. If necessary, one can the axial length of the roller distributes several relatively provide short magnetic field generating devices that can be operated the same or different NEN. A force application or a force impact on you Area of the roller that is on a relatively short limited axial length, still leads to a swing Influencing the entire roller and thus to egg influencing the vibration in the calender. all However, a shorter magnetic field generation is required direction even less electrical energy.
Bevorzugterweise ist die Magnetfeld-Erzeugungseinrich tung in oder an einer Zwischenwalze angeordnet. Zwi schenwalzen haben im Inneren in der Regel genügend Platz zur Aufnahme der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung im Gegensatz zu Endwalzen, die aufgrund von hydrauli schen Stützelementen in der Regel nicht genügend Bau raum für eine Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung zur Ver fügung stellen.The magnetic field generating device is preferably device arranged in or on an intermediate roller. Zwi There are usually enough inside of the roller rollers Space for accommodating the magnetic field generating device in contrast to end rollers, which are based on hydrauli support elements usually not enough construction Space for a magnetic field generating device for ver to provide.
Vorzugsweise wirkt die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung zwischen Walzenzapfen. Dort ist in der Regel noch genü gend Bauraum vorhanden, so daß die Magnetfeld-Erzeu gungseinrichtung positioniert werden kann, ohne die Funktionsfähigkeit der Walzen oder des Kalanders im üb rigen zu behindern.The magnetic field generating device preferably acts between roll neck. There is usually enough there enough space available, so that the magnetic field can be positioned without the Functionality of the rolls or the calender in the usual hinder.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Magnetfeld- Erzeugungseinrichtung axial innerhalb von Lagern ange ordnet ist, in denen die Walze gelagert ist. Diese Aus bildung hat den Vorteil, daß die von der Magnetfeld- Erzeugungseinrichtung auf die Walzen hervorgerufenen Kräfte nicht durch das Lager gedämpft werden. Die Kräf te wirken vielmehr innerhalb eines durch die Lager um grenzten Raumes unmittelbar auf die Walzen, so daß mög liche Schwingungen direkt am Ort ihrer Entstehung be kämpft werden können.It is particularly preferred here that the magnetic field Generation device axially within bearings is arranged in which the roller is stored. This out education has the advantage that the magnetic field Generation device caused on the rollers Forces cannot be dampened by the bearing. The forces Rather, they act within the warehouse limited space directly on the rollers, so that possible vibrations directly at the place where they originate can be fought.
Vorzugsweise ist die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung innerhalb eines hohlen Walzenmantels angeordnet. Damit kann die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung dort angeord net sein, wo sie am besten wirkt. Magnetische Verluste werden kurz gehalten. Die Magnetfeld-Erzeugungseinrich tung, die in der Regel als Elektromagnet ausgebildet ist, kann problemlos versorgt werden, da eine Dreh durchführung für elektrische Zuleitungen allgemein be kannt ist.The magnetic field generating device is preferably arranged within a hollow roll shell. In order to the magnetic field generating device can be arranged there be net where it works best. Magnetic losses are kept short. The magnetic field generating device device, which is usually designed as an electromagnet can be easily supplied because of a rotation bushing for electrical supply lines in general is known.
Bevorzugterweise weist die Magnetfeld-Erzeugungsein richtung an mindestens einer Position ihr Beeinflus sungsmaximum auf, an der eine Eigenschwingung der Walze einen Schwingungsbauch aufweist. Die Eigenschwingungen der Walze für den normalen Kalanderbetrieb lassen sich in der Regel im voraus berechnen. Dies gilt jedenfalls für die Schwingungsformen. Aus einer derartigen Berech nung kann man die Position eines Schwingungsbauchs (= Ort der größten Auslenkung) bestimmen. Wenn man nun das Beeinflussungsmaximum der Magnetfeld-Erzeugungseinrich tung an die Position eines derartigen Schwingungsbauchs legt, dann ist die Bekämpfung der sich ausbildenden Schwingung durch die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung optimal. Es ist hierbei nicht erforderlich, daß diese Position genau getroffen wird. Die Wirkung ist jedoch um so besser, je besser die Kräfte, die von der Magnet feld-Erzeugungseinrichtung erzeugt werden, in der Nähe des Schwingungsbauchs angreifen können.Preferably, the magnetic field generation direction in at least one position solution maximum at which a natural vibration of the roller has an antinode. The natural vibrations the roller for normal calender operation usually calculate in advance. In any case, this applies for the waveforms. From such a calculation the position of an antinode (= Determine the location of the greatest deflection). If you do that Influence maximum of the magnetic field generating device tion to the position of such an antinode then the fight against training Vibration by the magnetic field generating device optimal. It is not necessary that this Position is hit exactly. However, the effect is the better, the better the forces exerted by the magnet field generating device are generated nearby of the antinode can attack.
Vorzugsweise ist für jeden Schwingungsbauch eine Ma gnetfeld-Erzeugungseinrichtung vorgesehen. Damit lassen sich die besten Dämpfungswirkungen erzielen.There is preferably one dimension for each antinode gnetfeld generating device provided. Leave with it achieve the best damping effects.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs ge nannten Art dadurch gelöst, daß die Zusatzkräfte zwischen benachbarten Walzen in Abhän gigkeit von den ermittelten Schwingungen erzeugt wer den.The task is in a procedure of the beginning named type solved in that the additional forces between adjacent rollers depending the generated vibrations the.
Wie oben im Zusammenhang mit dem Kalander erläutert worden ist, ermittelt man zunächst die Schwingungen, denen der Kalander ausgesetzt ist. Hierbei reicht es in den meisten Fällen aus, die Schwingungen an einer ein zigen Walze zu ermitteln. Aus diesen Schwingungen kann man sich dann Ansteuersignale herleiten, die zum An steuern der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung verwendet werden. Die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung erzeugt dann ein Magnetfeld, das wiederum Kräfte auf die Walzen ausübt. Diese Kräfte können nun so gesteuert werden, daß sie der zuvor ermittelten Schwingung im Kalander entgegenwirken.As explained above in connection with the calender the vibrations are first determined, to which the calender is exposed. Here it is enough in in most cases, the vibrations on a one umpte roller. From these vibrations can one then derives control signals that lead to the control control the magnetic field generating device used become. The magnetic field generating device generates then a magnetic field, which in turn forces the rollers exercises. These forces can now be controlled that they are the previously determined vibration in the calender counteract.
Vorzugsweise läßt man die Zusatzkräfte unmittelbar auf die Walzen wirken. Die Zusatzkräfte werden also nicht über ein oder mehrere Lager in die Walzen eingeleitet. Beispielsweise erlauben Wälzlager eine Schwingungsein leitung nur bis zu einer Frequenz von etwa 200 bis 250 Hz. Frequenzmäßig darüber hinausgehende Schwin gungsbeaufschlagungen werden durch ein Wälzlager zu stark gedämpft. Wenn man hingegen die Zusatzkräfte un ter Umgehung der Lager direkt auf die Walzen einwirken läßt, weil die Zusatzkräfte sozusagen auf der wal zenseitigen Seite der Lager erzeugt werden, dann kann man auch höherfrequente Kräfte auf die Walzen einwirken lassen und dementsprechend auch höherfrequente Schwin gungen bekämpfen. The additional forces are preferably left on immediately the rollers work. So the additional forces are not introduced into the rollers via one or more bearings. For example, roller bearings allow vibrations only up to a frequency of about 200 to 250 Hz. Frequency beyond that frequency a roller bearing heavily subdued. If, on the other hand, the additional forces un bypass the bearings directly on the rollers leaves because the additional forces, so to speak, on the wal then side side of the bearings can be generated one can also apply higher-frequency forces to the rollers leave and accordingly also higher frequency Schwin fight against.
Hierbei ist bevorzugt, daß man die Zusatzkräfte zwi schen Nachbarwalzen wirken läßt. Zwischen benach barten Walzen ist der Abstand und damit der magnetische Luftspalt am geringsten, so daß bei dieser Vorgehens weise der Energieverbrauch klein ist. Gleichzeitig kön nen problemlos relativ große Kräfte erzeugt werden. Diese Kräfte müssen zwar nur so groß sein, daß sie den Schwingungen im Kalander entgegenwirken. Je kleiner der durch das Magnetfeld zu überwindende Luftspalt ist, de sto günstiger ist die Betriebsweise.It is preferred that the additional forces between neighboring rollers. Between neighboring bartending is the distance and thus the magnetic Air gap is the smallest, so that with this procedure because the energy consumption is small. At the same time relatively large forces can easily be generated. These forces only have to be so great that they are Counteract vibrations in the calender. The smaller the air gap to be overcome by the magnetic field, de The mode of operation is sto cheaper.
Vorzugsweise läßt man die Zusatzkräfte in einer Pres senebene wirken. Die Schwingungen werden dann haupt sächlich in der Pressenebene eliminiert. Dadurch werden Lagebelastungen senkrecht zur Pressenebene klein gehal ten.The additional forces are preferably left in a press act at the senior level. The vibrations then become main essentially eliminated in the press level. This will Positional loads perpendicular to the press plane are kept small th.
Vorzugsweise läßt man die Zusatzkräfte in Abhängigkeit von den Schwingungen druckerhöhend oder druckabsenkend in einem Nip wirken. Man ist also nicht darauf angewie sen, durch das oder die Magnetfelder eine Anziehungs kraft auf benachbarte Walzen auszuüben. Die benachbar ten Walzen können sich auch abstoßen, sofern dies für eine Dämpfung der Schwingungen günstig ist.The additional forces are preferably left in dependence of the vibrations increasing or decreasing pressure act in a nip. So you don't need it an attraction by the magnetic field or magnetic fields exert force on adjacent rollers. The neighboring th rollers can also repel each other if this is for damping of the vibrations is favorable.
Bevorzugterweise erzeugt man die Zusatzkräfte dort, wo ein Schwingungsbauch einer Eigenschwingung der Walze zu erwarten ist. Wie oben angeführt, läßt sich zumindest die Position der Schwingungsbäuche der Eigenschwingun gen der Walze mit einer relativ hohen Zuverlässigkeit im voraus bestimmen. Wenn man nun die Zusatzkräfte dort wirken läßt, wo die Schwingungsamplitude der Eigen schwingung größer ist, dann ist die dämpfende Wirkung am stärksten.The additional forces are preferably generated where an antinode of natural vibration of the roller is expected. As mentioned above, at least the position of the antinodes of the natural vibrations against the roller with a relatively high reliability determine in advance. If you look at the additional forces there lets act where the vibration amplitude of the eigen vibration is greater, then the dampening effect the strongest.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich nung näher beschrieben. Hierin zeigen:The invention is preferred below on the basis of one th embodiment in connection with the drawing described in more detail. Show here:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Kalander, Fig. 1 is a schematic cross-section through a calender,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines Kalan ders, Fig. 2 is a schematic side view of a Kalan idem,
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Kalanders und Fig. 3 shows a schematic cross section through a second embodiment of a calender and
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht des Kalanders nach Fig. 3. Fig. 4 is a schematic side view of the calender of FIG. 3.
Ein nur schematisch dargestellter Kalander 1 weist ei nen Walzenstapel aus fünf Walzen 2-6 auf, von denen mindestens eine Walze einen elastischen Bezug trägt. Im vorliegenden Fall sind die Walzen 2, 4, 6 als elasti sche Walzen, d. h. als Walzen mit einem elastischen Be lag ausgebildet. Dies ist allerdings nicht näher darge stellt.A calender 1 , shown only schematically, has a roll stack of five rolls 2-6 , of which at least one roll carries an elastic cover. In the present case, the rollers 2 , 4 , 6 are formed as elastic rollers, ie as rollers with an elastic loading. However, this is not shown in more detail.
Die beiden Endwalzen 2, 6 sind als Durchbiegungsein stellwalzen ausgebildet, d. h. sie weisen schematisch dargestellte hydrostatische oder hydrodynamische Stüt zelemente 7, 8 auf, die aufeinander zu gerichtete Kräf te erzeugen. Diese Kräfte wiederum führen zu Drücken in den Nips 9-12, durch die eine nicht näher dargestellte Materialbahn, beispielsweise eine Papierbahn, geführt werden kann, um dort mit erhöhten Drücken beaufschlagt zu werden. The two end rollers 2 , 6 are formed as deflection rollers, ie they have schematically illustrated hydrostatic or hydrodynamic support elements 7 , 8 , which produce forces directed towards one another. These forces in turn lead to pressures in the nips 9-12 , through which a material web, not shown, for example a paper web, can be guided in order to be subjected to increased pressures there.
Der Kalander 1 kann weiterhin mit Heizwalzen versehen sein, die aber nicht näher dargestellt sind.The calender 1 can also be provided with heating rollers, but these are not shown in detail.
Die beiden oberen Mittelwalzen 3, 4 sind als Hohlwalzen ausgebildet, d. h. die Walze 3 weist einen Walzenmantel 13 auf, der über Lager 15, 16 auf einem Träger 19 abge stützt ist. Die Walze 4 weist einen Walzenmantel 14 auf, der über Lager 17, 18 auf einem Träger 20 abge stützt ist.The two upper intermediate rolls 3, 4 are formed as hollow rollers, ie the roller 3 comprises a roller shell 13 which is supported via bearings abge 15, 16 on a support 19th The roller 4 has a roller casing 14 which is supported via bearings abge 17, 18 on a support 20th
Zwischen dem Träger 19 und dem Walzenmantel 13 ist eine Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung 21 in Form eines Elek tromagneten vorgesehen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung 21 einen er sten Elektromagneten 21a und einen zweiten Elektroma gneten 21b auf, die axial (bezogen auf die Axialrich tung der Walze 3) zueinander versetzt sind und entge gengesetzt zueinander angeregt werden. Dadurch ergibt sich ein durch Pfeile 22 angedeuteter magnetischer Pfad, in dem sich ein Magnetfeld ausbildet. Es ist zu erkennen, daß der magnetische Pfad 22 durch den Träger 19 und die beiden Elektromagnete 21a, 21b verläuft. Im Träger 19 und im Walzenmantel 13 können in nicht näher dargestellter Weise Maßnahmen vorgesehen sein, um einen magnetischen Kurzschluß zu verhindern. Dabei kann es sich z. B. um "Luftspalt"-Einsätze aus magnetisch nicht leitendem Material handeln.Between the carrier 19 and the roll shell 13 , a magnetic field generating device 21 is provided in the form of an electromagnet. As shown in Fig. 2 is seen, the magnetic field generating means 21 a he most electromagnet 21 a and a second elec gnets 21b, the axial (with respect to the Axialrich tung the roller 3) are offset to one another and entge gengesetzt each other be excited , This results in a magnetic path, indicated by arrows 22 , in which a magnetic field is formed. It can be seen that the magnetic path 22 runs through the carrier 19 and the two electromagnets 21 a, 21 b. Measures can be provided in the carrier 19 and in the roller jacket 13 in a manner not shown in order to prevent a magnetic short circuit. It can be z. B. to "air gap" inserts made of magnetically non-conductive material.
In ähnlicher Weise weist die Walze 4 eine Magnetfeld- Erzeugungseinrichtung 23 auf, die zwei axial zueinander versetzte Elektromagnete 23a, 23b aufweist, die eben falls gegensinnig durchflossen werden und einen Magnet kreis 24 bilden, der sich durch den Träger 20 schließt. In a similar manner, the roller 4 has a magnetic field generating device 23 , which has two axially offset electromagnets 23 a, 23 b, which are also flowed through in opposite directions and form a magnetic circuit 24 , which closes by the carrier 20 .
An der unteren Zwischenwalze 5 sind Schwingungssensoren 25 angeordnet, die mit einer Steuereinrichtung 26 ver bunden sind. Die Steuereinrichtung 26 steuert nun auf grund der Signale der Schwingungssensoren 25 die Ma gnetfeld-Erzeugungseinrichtungen 21, 23 so an, daß die se Magnetfeld-Erzeugungseinrichtungen 21, 23 Magnetfel der und damit verbundene Kräfte zwischen den Walzen 3, 4 erzeugen, die zu einer Abschwächung oder sogar zu ei ner Eliminierung der Schwingungen im Kalander führen. Hierbei können die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtungen 21, 23 sowohl so betrieben werden, daß die beiden Wal zen 3, 4 aneinander angezogen werden. In diesem Fall wird die Streckenlast im Nip 10 geringfügig erhöht. Die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtungen 21, 23 können aber auch so betrieben werden, daß sich die Walzen 3, 4 ab stoßen. In diesem Fall wird die Streckenlast im Nip 10 etwas abgesenkt.On the lower intermediate roller 5 , vibration sensors 25 are arranged, which are connected to a control device 26 . The control device 26 now controls on the basis of the signals from the vibration sensors 25, the magnetic field generating devices 21 , 23 so that the magnetic field generating devices 21 , 23 generate magnetic fields and the associated forces between the rollers 3 , 4 , which lead to a weakening or even eliminate vibrations in the calender. Here, the magnetic field generating devices 21 , 23 can both be operated so that the two rollers 3 , 4 are attracted to each other. In this case, the line load in the nip 10 is increased slightly. The magnetic field generating devices 21 , 23 can also be operated so that the rollers 3 , 4 repel each other. In this case, the line load in the Nip 10 is reduced somewhat.
Die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtungen 21, 23 werden von der Steuereinrichtung 26 mit elektrischen Strömen gespeist. Durch die Steuerung der Ströme ist man in der Lage, wechselnde Magnetfelder zu erzeugen, wobei die Magnetfelder durchaus in höherfrequenten Bereichen schwingen können. Dieses "höherfrequent" bezieht sich allerdings auf die Betriebsfrequenz des Kalanders 1 bzw. die Drehzahlen der Walzen 2-6. Die Frequenzen der Magnetfelder können also im Bereich von 100 bis 3.000 Hz liegen, sind also durchaus noch beherrschbar.The magnetic field generating devices 21 , 23 are supplied with electrical currents by the control device 26 . By controlling the currents, one is able to generate changing magnetic fields, whereby the magnetic fields can oscillate in higher-frequency areas. However, this "higher frequency" refers to the operating frequency of the calender 1 or the speeds of the rollers 2-6 . The frequencies of the magnetic fields can therefore be in the range of 100 to 3,000 Hz, so they are still manageable.
Anstelle der stationären Magnetfeld-Erzeugungseinrich tungen 21, 23 kann man auch Magnetfeld-Erzeugungsein richtungen vorsehen, die in nicht näher dargestellter Weise gemeinsam mit den Walzen 3, 4 rotieren. In diesem Fall weisen die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtungen in Umfangsrichtung verteilt mehrere Elektromagnete auf, die dann nicht nur in Abhängigkeit von den Schwingun gen, die über die Schwingungssensoren 25 ermittelt wer den, angesteuert werden, sondern auch in Abhängigkeit von ihrer augenblicklichen Drehwinkellage in Bezug auf die Nachbarwalze. Gleichwohl sollten auch diese Magnet feld-Erzeugungseinrichtungen dann so angesteuert wer den, daß die Magnetfelder und die damit erzeugten Kräf te im wesentlichen in Pressenrichtung wirken, also par allel zu einer Ebene, die die Rotationsachsen der bei den Endwalzen 2, 6 miteinander verbindet.Instead of the stationary magnetic field generating devices 21 , 23 , one can also provide magnetic field generating devices which rotate in a manner not shown together with the rollers 3 , 4 . In this case, the magnetic field generating devices distributed in the circumferential direction on a plurality of electromagnets, which are then controlled not only in dependence on the vibrations, which are determined by the vibration sensors 25 , but also in dependence on their instantaneous angular position in relation to the neighboring roll. Nevertheless, these magnetic field generating devices should then be controlled so that the magnetic fields and the forces thus generated act essentially in the press direction, so par allel to a plane that connects the axes of rotation of the end rollers 2 , 6 with each other.
Durch die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtungen 21, 23 läßt man Kräfte auf die Mäntel 13, 14 der Walzen 3, 4 wirken, die zu einer Schwingung im Kalander 1 führen würden. Diese Schwingung überlagert sich einer Schwin gung im Kalander 1, die durch die Rotation der Walzen 2-6 hervorgerufen wird. Durch eine entsprechende An steuerung läßt sich dann die aus diesen beiden Schwin gungen resultierende Schwingung stark dämpfen.The magnetic field generating devices 21 , 23 allow forces to act on the jackets 13 , 14 of the rolls 3 , 4 which would lead to an oscillation in the calender 1 . This vibration is superimposed on a vibration in the calender 1 , which is caused by the rotation of the rollers 2-6 . By appropriate control, the vibrations resulting from these two vibrations can then be strongly damped.
Es ist zwar grundsätzlich auch möglich, die Magnetfeld- Erzeugungseinrichtungen außerhalb der Walzen 3, 4 anzu ordnen. Die Anordnung innerhalb der Walzen 3, 4, d. h. innerhalb des hohlen Walzenmantels 13, 14, hat jedoch den Vorteil, daß der Energieverbrauch der Magnetfeld- Erzeugungseinrichtungen 21, 23 klein gehalten wird.In principle, it is also possible to arrange the magnetic field generating devices outside the rollers 3 , 4 . However, the arrangement within the rollers 3 , 4 , ie within the hollow roller shell 13 , 14 , has the advantage that the energy consumption of the magnetic field generating devices 21 , 23 is kept small.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Kalanders, bei der zwischen Walzen 3, 4 eine Ma gnetfeld-Erzeugungseinrichtung 21 angeordnet ist. Diese Ausführungsform kann sowohl alleine als auch in Kombi nation mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ma gnetfeld-Erzeugungseinrichtung verwendet werden. FIGS. 3 and 4 show another embodiment of a calender in which between rollers 3, 4 is disposed a Ma gnetfeld generating device 21. This embodiment can be used both alone and in combination with the magnetic field generating device shown in FIGS . 1 and 2.
Bei der Ausgestaltung nach Fig. 3 und 4 wirkt die Ma gnetfeld-Erzeugungseinrichtung 21 auf Walzenzapfen 30, 31 der Zwischenwalzen 3, 4, wobei die Walzenzapfen 30, 31 über Wälzlager 32, 33 in Trägern 34, 35 gelagert sind. Die Träger 34, 35 können in nicht näher darge stellter, aber an sich bekannter Weise über Hebel in der Stuhlung eines Kalanders angeordnet sein.In the embodiment according Fig. 3 and 4, Ma acts gnetfeld generating means 21 to the roll neck 30, 31 of the intermediate rolls 3, 4, wherein the roller pins 30 are mounted 31 via roller bearings 32, 33 in carriers 34, 35. The carrier 34 , 35 can be arranged in a Darge not shown, but known per se via lever in the chair of a calender.
Die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung 21 wirkt nun axial innerhalb der Wälzlager 32, 33 auf die Walzen 3, 4. Die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung 21 kann mit dem Träger 34 der oberen Zwischenwalze 3 über eine Halterung 36 verbunden sein. Sie verbleibt also beim Absenken der unteren Walze 4 in relativer Nähe zum Walzenzapfen 30 der oberen Walze 3 und nimmt dann einen Abstand zum Walzenzapfen 31 der unteren Walze 4 ein.The magnetic field generating device 21 now acts axially within the roller bearings 32 , 33 on the rollers 3 , 4 . The magnetic field generating device 21 can be connected to the carrier 34 of the upper intermediate roller 3 via a holder 36 . Thus, when the lower roller 4 is lowered, it remains in relative proximity to the roller pin 30 of the upper roller 3 and then takes a distance from the roller pin 31 of the lower roller 4 .
Die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung 21 ist in Fig. 3 nur schematisch dargestellt. Ihr Magnetfeld 37 ist durch ein schematisch dargestelltes Joch 38 geführt, das sich mit Polschuhen 39, 40 bis in die unmittelbare Nähe der Zapfen 30, 31 erstreckt.The magnetic field generating device 21 is shown only schematically in FIG. 3. Their magnetic field 37 is guided through a schematically illustrated yoke 38 , which extends with pole shoes 39 , 40 into the immediate vicinity of the pins 30 , 31 .
Wenn nun die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung 21 mit Strom versorgt wird, dann erzeugt sie ein Magnetfeld, das die Walzenzapfen 30, 31 entweder aneinander anzieht oder voneinander abstößt. Durch eine entsprechend hohe Frequenz dieser Kraftbeaufschlagung läßt sich eine zu sätzliche Schwingungsbeaufschlagung der Walzen 3, 4 realisieren, die so gesteuert werden kann, daß Schwin gungen, die sich im Kalander ausbilden, bekämpft wer den. Die hierzu erforderlichen Schwingungssensoren sind in den Fig. 3 und 4 nicht näher dargestellt.If the magnetic field generating device 21 is now supplied with current, then it generates a magnetic field which either attracts the roller journals 30 , 31 or repels them from one another. With a correspondingly high frequency of this force application, an additional vibration application of the rollers 3 , 4 can be realized, which can be controlled so that vibrations that form in the calender are combated, who the. The vibration sensors required for this are not shown in FIGS. 3 and 4.
Durch die Anordnung der Magnetfeld-Erzeugungseinrich tung 21 axial innerhalb der Wälzlager 32, 33 ist es nicht länger erforderlich, irgendwelche Kräfte durch die Wälzlager 32, 33 hindurch wirken zu lassen. Derar tige Kräfte wären in ihrer Frequenz auf Werte von unge fähr 200 bis 250 Hz begrenzt. Höherfrequente Kräfte würden durch die Lager 32, 33 zu stark gedämpft. Da man nun aber die Lager 32, 33 bei der Kraftübertragung nicht mehr benötigt, sondern die durch die Magnetfeld- Erzeugungseinrichtung 21 erzeugten Kräfte unmittelbar auf die Walzenzapfen 30, 31 wirken läßt, lassen sich auch höherfrequente Kräfte in die Walzen 3, 4 einlei ten.Due to the arrangement of the magnetic field generating device 21 axially within the roller bearings 32 , 33 , it is no longer necessary to let any forces act through the roller bearings 32 , 33 . The frequency of such forces would be limited to values of approximately 200 to 250 Hz. Higher-frequency forces would be damped too much by the bearings 32 , 33 . However, since the bearings 32 , 33 are no longer required for the power transmission, but rather the forces generated by the magnetic field generating device 21 can act directly on the roller journals 30 , 31 , higher-frequency forces can also be introduced into the rollers 3 , 4 .
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungs form kann man die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtungen 21, 23 so anordnen, daß ihr Wirkmaximum dort liegt, wo Schwingungsbäuche der Eigenfrequenzen der Walzen 3, 4 oder einer der Walzen 3, 4 zu erwarten sind. Dort ist dann die Dämpfungswirkung der Magnetfeld-Erzeugungsein richtungen 21, 23 am größten. Selbstverständlich ist es auch möglich, für jeden Schwingungsbauch oder für meh rere Schwingungsbäuche der Eigenschwingungen eine der artige Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung 21, 23 vorzuse hen oder das von den Magnetfeld-Erzeugungseinrichtungen 21, 23 erzeugte Magnetfeld so auszubilden, daß das Wirkmaximum am Ort mindestens eines Schwingungsbauches der Eigenschwingung vorliegt oder an mehreren Schwin gungsbäuchen. Die Schwingungsbäuche der Eigenschwingung der entsprechenden Walze 3, 4 lassen sich im voraus mit der notwendigen Genauigkeit errechnen oder einfach ab schätzen.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic field generating devices 21 , 23 can be arranged so that their effective maximum is where antinodes of the natural frequencies of the rollers 3 , 4 or one of the rollers 3 , 4 are to be expected. There, the damping effect of the magnetic field generating devices 21 , 23 is greatest. Of course, it is also possible to provide one of the magnetic field generating devices 21 , 23 for each antinode or for several antinodes of the natural vibrations or to design the magnetic field generated by the magnetic field generating devices 21 , 23 so that the effective maximum at the location of at least one antinode the natural vibration is present or on several antinodes. The antinodes of the natural vibration of the corresponding roller 3 , 4 can be calculated in advance with the necessary accuracy or simply estimated.
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