FI104207B - Menetelmä ja laite paperi- tai kartonkikoneen nippitelarakenteen ominaistaajuuden muuttamiseksi - Google Patents

Description

104207

Menetelmä ja laite paperi- tai kartonkikoneen ^ nippitelarakenteen ominaistaajuuden muuttamiseksi Förfarande och anordning för ändring av egenfrekvensen • 5 hos en valsnypkonstruktion i en pappers- eller kartongmaskin

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty menetelmä 10 sekä patenttivaatimusten 6, 13 ja 14 johdanto-osassa määritelty laite.

Paperikoneissa ja paperin jälkikäsittelylaitteissa värähtelyt muodostavat erään varsin huomattavan ongelman ja nykyisissä järjestelmissä pyrittäessä jatkuvasti suurempiin nopeuksiin ovat värähtelyongelmat tulleet entistäkin selvemmin esiin. Mahdollisia 15 värähtelylähteitä on paperikoneissa useita ja eräitä huomattavampia niistä ovat telat ja sylinterit, jotka käsittävät huomattavalla nopeudella pyörivän suuren massan. Telojen mittatarkkuus pyritään luonnollisesti valmistuksen yhteydessä saarnaan mahdollisimman hyväksi ja lisäksi telat tasapainotetaan värähtelyjen eliminoimiseksi. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Nykyisissä paperikoneissa ja paperin jälkikäsittelylaitteissa käytetään kuitenkin 2 enenevässä määrin pehmeällä pinnoitteella varustettuja teloja, jotka saattavat käytet 3 täessä muodostaa huomattavan värähtelylähteen. Tällaisia teloja käytetään esimer 4 kiksi on-line-ja off-line-kalantereissa, päällystyskoneissa, liimapuristimissa, superka- 5 lantereissa ja vastaavissa, joissa mainittu pehmeällä pinnoitteella varustettu tela 6 muodostaa nipin toisen telan kanssa. Nipin läpi johdetaan paperiraina ja mahdollisesti 7 huopa, viira tai vastaava. Kun tällaisessa nippitelaratkaisussa ajon aikana nipin läpi 8 kulkee viiran, huovan tai rainan sauma, huomattavia epäpuhtauksia tai jotain muuta 9 : sellaista, joka aiheuttaa huomattavan muutoksen nipin läpi kulkevan radan paksuudes- 10 . sa, joutuu pinnoite joustamaan, jolloin pinnoite toimii värähtelyn herättävänä 11 jousena. Esimerkiksi liimapuristimessa ja liimapuristintyyppisessä päällystyslaitteessa nippi muodostetaan kahden telan avulla siten, että toinen nippitela on asennettu laakeripesien avulla suoraan kyseisen laitteen runkorakenteeseen, kun taas vastakkai- 104207 2 nen tela on asennettu laakeripesistään kuormitusvarsiin, jotka on nivelöity koneen runkorakenteeseen. Tällöin alkaa etenkin kuormitusvarsiin asennettu tela värähdellä, < jolloin pehmeäpintaisen telan pinnoite muokkautuu, minkä seurauksena värähtely voimistuu ja tela alkaa resonoida.

5

Eräs yleinen tekniikan tason keino tällaisten värähtelyjen eliminoimiseksi on koneen ajonopeuden muutos siten, että kyseisellä ajonopeudella värähtely ei enää voimistu, vaan alkaa vaimentua. Värähtelyongelmat ovat täten rajoittaneet koneen ajonopeutta.

10 Hakijan FI-patentissa 82127 on esitetty menetelmä ja laite, erityisesti puristinosan nipin muodostavan telaparin käsittävän telojen värähtelyn vaimentamiseksi. Menetelmässä nippi ajetaan kiinni ja haluttuun ajoviivapaineeseen siten, että telaparin kuor-mituslaitteiden aikaansaama kuormitus vakiintuu säädetylle tasolle. Kun haluttu ajoviivapaine on saavutettu ja kun mainittujen kuormituslaitteiden aikaansaama kuor-15 mitus on vakiintunut, telaparin käsittävien telojen laakeripesät kytketään toistensa suhteen jäykästi siten, että niiden keskinäinen liike estetään.

Hakijan FI-patentissa 85166 on esitetty edellä mainitusta FI-patentista 82127 edelleen kehitetty menetelmä ja laite nipin, erityisesti puristinosan nipin muodostavan 20 telaparin käsittävän telojen värähtelyn vaimentamiseksi. Menetelmässä telaparin ; - käsittävien telojen laakeripesät tuetaan toisiinsa vaimenninlaitteella, jolla vaimenne taan ja absorboidaan värähtelystä aiheutuvia telaparin käsittävien telojen keskinäisiä liikkeitä. Vaimennus suoritetaan hydraulisesti toimivalla mäntä-sylinterirakenteen käsittävällä vaimenninlaitteella, johon johdetaan ja josta poistetaan hydraulista 25 paineväliainetta. Vaimenninlaitteella vahvistetaan telaparin telojen aikaansaamaa • mäntä-sylinterirakenteen keskinäisen liikkeen aiheuttamaa hydraulisen paineväliai- neen virtausta ja mainittua vahvistettua virtausta kuristetaan värähtelyn vaimennuksen aikaansaamiseksi. 1

Hakijan FI-patentissa 94458 on esitetty menetelmä ja laitteisto, jolla telan kriittistä nopeutta voidaan muuttaa värähtelyjen estämiseksi. Telan kriittistä nopeutta voidaan 3 104207 muuttaa muuttamalla telan massaa ja/tai telan tuennan jäykkyyttä ja/tai telan tuenta-pisteen aksiaalisuuntaista paikkaa ja/tai telan laakeroinnin jousivakiota ja/tai tukemalla telaa sen pinnalta liikuteltavalla tukirullalla.

5 Hakijan FI-patenttihakemuksessa 971864 on esitetty menetelmä värähtelyjen vaimentamiseksi paperikoneessa tai paperin jälkikäsittelylaitteessa dynaamisen vai-mentimen avulla, joka käsittää värähtelevään kohteeseen jousen avulla ripustetun lisäpainon. Menetelmässä mitataan jatkuvasti värähtelevän kohteen värähtelytaajuuksia yhdellä tai useammalla värähtelyanturilla. Värähtelyanturin antamat mittaus-10 signaalit vahvistetaan vahvistimella ja syötetään värähtelyanalysaattorille, joka tunnistaa ongelmallisen herätetaajuuden ja muuttaa kyseisen ongelmallisen heräte-taajuuden säätösignaaliksi. Säätösignaali syötetään säätölaitteelle, jolla muutetaan dynaamisen vaimentimen jousen jousivakiota ja/tai dynaamisen vaimentimen massaa dynaamisen vaimentimen ominaistaajuuden saamiseksi olennaisesti samaksi kuin 15 ongelmallinen herätetaaj uus. Dynaaminen vaimennin voi muodostua esim. telan laakeripesään kiinnitetystä olennaisesti vaakasuuntaisesta tangosta, jonka varaan on 9 asennettu lisäpaino, jonka asemaa tangolla voidaan muuttaa.

Keksinnön mukaisen menetelmän pääasialliset tunnusmerkit käyvät ilmi patenttivaa-20 timuksen 1 tunnusmerkkiosasta ja keksinnön mukaisen laitteen pääasialliset tunnusmerkit käyvät ilmi patenttivaatimusten 6, 13 ja 14 tunnusmerkkiosista.

Keksinnön mukainen menetelmä ja laite soveltuu erityisen hyvin käytettäväksi nippitelarakenteessa, jossa telanippi muodostuu pehmeäpintaisen ja kovapintaisen 25 telan välille. Tällaisissa rakenteissa saattaa pehmeäpintaisen telan pinnoitteen muokkautumisen kautta syntyä nopeasti kasvavia värähtelyjä, jotka täytyy hallita.

Tämä tehdään keksinnössä muuttamalla nippitelarakenteen jäykkyyttä ja siten myös sen ominaistaajuutta ennen kuin muokkautuminen on ehtinyt liian pitkälle, jolloin 30 värähtelytaso voidaan pitää hallinnassa. Nippitelarakenteen jäykkyyttä voidaan muuttaa muuttamalla yhden tai useamman nippitelarakenteen muodostavan kuormi- 104207

A

tuselementin jäykkyyttä. Keksinnössä vaikutetaan nippitelarakenteen jäykkyyteen jäykkyyssädettävällä kuormitussylinterillä ja/tai jäykkyyssädettävällä kuormitus-palkilla, jotka kumpikin muodostavat nippitelarakenteen yhden kuormituselementin. Keksinnössä muutetaan kuormituselementin tai -elementtien jäykkyyttä vaikuttamatta 5 nipin viivapaineeseen tai nipin muuhun toimintaan. Kuormituselementin jäykkyyden säätö ei siten vaikuta mitenkään nipin läpi kulkevan paperin ominaisuuksiin.

Kuormituselementin jäykkyyden säätö voidaan tehdä oskilloivasti, jolloin säätöön ei tarvitse liittyä nippitelarakenteen värähtelyjen mittausta. Kuormituselementin 10 jäykkyyden säätö voidaan myös automatisoida. Tällöin mitataan jatkuvasti värähtelevän kohteen värähtelytaajuuksia yhdellä tai useammalla värähtelyanturilla. Väräh-telyanturin antamat mittaussignaalit vahvistetaan vahvistimella ja syötetään värähte-lyanalysaattorille, joka tunnistaa ongelmallisen herätetaajuuden ja muuttaa kyseisen ongelmallisen herätetaajuuden säätösignaaliksi. Säätösignaali syötetään säätölait-15 teelle, jolla muutetaan yhden tai useamman nippitelarakenteen kuormituselementin jäykkyyttä.

Seuraavaksi keksintöä selostetaan oheisten piirustusten kuvioihin viitaten, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

20

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukainen jäykkyyssäädettävä kuormitussylinteri, jolla nippitelarakenteen värähtelyjä voidaan estää tai vaimentaa.

Kuviossa 2 on esitetty eräs muunnos jäykkyyssäädettävästä kuormitussylinteristä.

25

Kuviossa 3 on esitetty eräs toinen muunnos jäykkyyssäädettävästä kuormitussylinteristä.

Kuviossa 4 on esitetty eräs kolmas muunnos jäykkyyssäädettävästä kuormitussylin-30 teristä.

5 104207

Kuviossa 5 on esitetty eräs keksinnön mukainen jäykkyyssäädettävä kuormituspalk-ki, jolla nippitelarakenteen värähtelyjä voidaan estää tai vaimentaa.

Kuviossa 6 on esitetty eräs toinen keksinnön mukainen jäykkyyssäädettävä kuormi-5 tuspalkki.

Kuviossa 7 on esitetty eräs kolmas keksinnön mukainen jäykkyyssäädettävä kuormi-tuspalkki.

10 Kuviossa 8 on esitetty esimerkin valossa erään kuvion 1 mukaisen kuormitussylinte-rin jäykkyyslaskelmat.

Kuviossa 9 on esitetty esimerkin valossa erään kuvion 2 mukaisen kuormitussylinte-rin jäykkyyslaskelmat.

15

Kuviossa 10 on esitetty esimerkin valossa erään kuvion 3 mukaisen kuormitussylinte-rin jäykkyyslaskelmat.

Kuviossa 1 on esitetty jäykkyyssäädettävä kuormitussylinteri. Kuormitussylinteri 20 käsittää sylinterin 11, johon on sovitettu kaksi aksiaalisuunnassa liikkuvaa mäntää 12, 13, joiden männänvarsien 14, 15 halkaisijat D,, D2 ovat erisuuret ja pienemmät kuin sylinterin 11 sisähalkaisija. Sylinterin 11 sisätilaan muodostuu siten kolme erillistä painetilaa 16, 18, 20. Ensimmäiseen mäntään 12 liittyvä ensimmäinen männänvarsi 14 on johdettu sylinterin 11 ensimmäisen päätyseinämän 1 la läpi ja 25 toiseen mäntään 13 liittyvä toinen männänvarsi 15 on johdettu sylinterin 11 toisen päätyseinämän 11b läpi. Ensimmäisen 12 ja toisen 13 männän välille muodostuu ensimmäinen painetila 16, johon johtaa ensimmäiseen männänvarteen 14 ja ensimmäiseen mäntään 12 muodostettu ensimmäinen paineväliainekanava 17. Ensimmäisen männänvarren 14 ulkopinnan, sylinterin 11 sisäpinnan, ensimmäisen männän 12 30 ja sylinterin 11 ensimmäisen päätyseinämän I la väliseen tilaan muodostuu toinen painetila 18, johon johtaa sylinterin 11 ensimmäiseen päätyseinämään 11a muodos- 104207 6 tettu toinen paineväliainekanava 19. Toisen männänvarren 15 ulkopinnan, sylinterin 11 sisäpinnan, toisen männän 13 ja sylinterin 11 toisen päätyseinämän 11b väliseen tilaan muodostuu kolmas painetila 20, johon johtaa sylinterin 11 toiseen päätyseinä-mään 11b muodostettu kolmas paineväliainekanava 21. Ensimmäisen männänvarren 5 14 halkaisija Dj on suurempi kuin toisen männänvarren 15 halkaisija D2.

Kuvion 1 mukaisessa jäykkyyssäädettävässä kuormitussylinterissä pidetään männät 12, 13 ja niihin liittyvät männän varret 14, 15 paikallaan ja liikutetaan sylinteriä 11 oskilloivasti toiseen 18 ja kolmanteen 20 painetilaan syötettävällä paineväliaineella.

10 Ensimmäisen painetilan 16 paine pa ja tilavuus Va pidetään ajotilanteessa vakiona. Oskilloiva liike saadaan aikaan muuttamalla toisen 18 ja kolmannen 20 painetilan tilavuuksia Vb, Vc, mutta niiden paineet pb, pc, jotka ovat erisuuruiset pidetään vakiona. Ensimmäisen 16, toisen 18 ja kolmannen 20 painetilan pituuksia on merkitty viitemerkinnöillä a, b, c.

15

Kuvioon 1 on myös piirretty sylinterin painetilojen 16, 18, 20 paineväliaineen kokoonpuristumista kuvaava ekvivalentti kaavio. Jousivakioita on siinä merkitty viitemerkinnöillä ka, kb, kc. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Kuviossa 2 on esitetty eräs muunnos jäykkyyssäädettävästä kuormitussylinteristä.

2

Kuormitussylinteri käsittää sylinterin 11, johon on myös sovitettu kaksi mäntää 12, 3 13. Ensimmäinen mäntä 12 on kiinnitetty männänvarteen 15 ja toinen mäntä 13 4 liikkuu paineväliaineen vaikutuksesta ohennetulla 15a männänvarren 15 osalla sylin 5 terin 11 sisällä. Männänvarsi 15 on johdettu sylinterin 11 toisen päätyseinämän 6 11b läpi. Sylinterin 11 ensimmäiseen päätyseinämään llaon lisäksi kiinnitetty 7 tukivarsi 14. Ensimmäisen männän 12, sylinterin 11 ensimmäisen päätyseinämän 8 11a ja sylinterin 11 seinämän rajoittamaan tilaan muodostuu ensimmäinen painetila 9 16, johon johtaa sylinterin 11 ensimmäiseen päätyseinämään 11a muodostettu 10 ensimmäinen paineväliainekanava 17. Ensimmäisen männän 12, toisen männän 13, 11 männänvarren 15 ulkopinnan ja sylinterin 11 sisäpinnan rajoittamaan tilaan muodostuu puolestaan toinen painetila 18, johon johtaa männänvarteen 15 muodostettu toinen 104207 7 paineväliainekanava 19. Toisen männän 13, sylinterin toisen päätyseinämän 11b, ^ männänvarren 15 ulkopinnan ja sylinterin 11 sisäpinnan rajoittamaan tilaan muodos tuu puolestaan kolmas painetila 20, johon johtaa sylinterin toiseen päätyseinämään 11b muodostettu kolmas paineväliainekanava 21.

5

Kuvion 2 mukaisessa jäykkyyssäädettävässä kuormitussylinterissä pidetään ensimmäinen mäntä 12 ja siihen liittyvä männänvarsi 15 paikallaan ja liikutetaan toista mäntää 13 oskilloivasti toiseen 18 ja kolmanteen 20 painetilaan syötettävällä paine-väliaineella. Ensimmäisen painetilan 16 paine pa ja tilavuus Va pidetään ajotilantees-10 sa vakiona. Oskilloiva liike saadaan aikaan muuttamalla toisen 18 ja kolmannen 20 painetilan tilavuuksia Vh, Vc, mutta niiden paineet pb, pc, jotka ovat erisuuruiset pidetään vakiona. Ensimmäisen 16, toisen 18 ja kolmannen 20 painetilan pituuksia toisen männän 13 ollessa 13 asennossa I on merkitty viitemerkinnöillä a, blf Cj ja toisen männän ollessa asennossa II viitemerkinnöillä a, b2, c2.

15

Kuviossa 3 on esitetty eräs toinen muunnos jäykkyyssäädettävästä kuormitussylinte-ristä. Tässä suoritusmuodossa käytetään kahta sisäkkäistä sylinteriä II, 31. Sisem-pi sylinteri 11 vastaa kuvion 1 rakennetta ja se toimii samalla mäntänä ulommassa sylinterissä 31. Ensimmäinen männänvarsi 14 on kiinnitetty ulomman sylinterin 31 20 ensimmäiseen päätyseinämään 31a, jolloin se ja siten myös ensimmäinen mäntä 12 on kiinteä ulomman sylinterin 31 suhteen. Toinen männänvarsi 15 on johdettu ulomman sylinterin 31 toisen päätyseinämän 31b läpi. Ulomman sylinterin 31 päätyosissa on ensimmäisen sylinterin 11, männänvarsien 14, 15 ulkopintojen ja ulomman sylinterin 31 sisäpintojen rajaamat painetilat 22, 24, joihin johtaa ulomman 25 sylinterin päätyseinämän 31a, 31b muodostetut paineväliainekanavat 23, 25.

«

Kuvion 3 mukaisessa jäykkyyssäädettävässä kuormitussylinterissä ensimmäinen mäntä 12 ja siihen liittyvä männänvarsi 14 on lukittu paikoilleen ulomman sylinterin 31 suhteen. Myös toinen mäntä 13 ja siihen liittyvä toinen männänvarsi 15 pidetään 30 paikallaan. Sisempää sylinteriä 11 sen sijaan liikutetaan oskilloivasti toiseen 18, kolmanteen 20, neljänteen 22 ja viidenteen 24 painetilaan syötettävällä paineväliai- 104207 8 neella. Ensimmäisen painetilan 16 paine pa ja tilavuus Va pidetään ajotilanteessa vakiona. Oskilloiva liike saadaan aikaan muuttamalla toisen 18, kolmannen 20, neljännen 22 ja viidennen 24 painetilan tilavuuksia Vb, Vc, Vd, Ve, mutta niiden paineet pb, pc, pd, pe, jotka ovat erisuuruiset pidetään vakiona. Ensimmäisen 16, 5 toisen 18, kolmannen 20, neljännen 22 ja viidennen 24 painetilan pituuksia on merkitty viitemerkinnöillä a, b, c, d, e.

Kuviossa 3 esitetty vaihtoehto mahdollistaa suuret jäykkyyserot ääriasennoissa osittain toisen kiinteän männän 12 ja osittain liikkuvan sisäsylinterin 11 johdosta.

10

Kuviossa 4 on esitetty eräs kolmas muunnos jäykkyyssäädettävästä kuormitussylin-teristä. Kuormitussylinteri käsittää kahteen painekammioon 41, 42 jaetun sylinterin 40. Kumpaankin painekammioon 41, 42 on sovitettu männänvarsiin 45, 46 kiinnitetyt männät 43, 44. Männänvarret 45, 46 on johdettu sylinterin 40 päätyseinämien 40a, 15 40b läpi. Ensimmäinen mäntä 43 jakaa ensimmäisen painekammion 41 kuormitus- paineen painetilaan 41a ja vastapainepuolen painetilaan 41b. Toinen mäntä 44 jakaa toisen painekammion 42 jäykkyyden säätöpaineen painetilaan 42a ja paisuntatilaan 42b. Paisuntatilaan 42b on lisäksi sijoitettu elastisesti käyttäytyvästä materiaalista esim. kumista polymeeristä tai vastaavasta materiaalista oleva kappale, esim. kartio 20 47, joka kuormitussylinterin lepotilassa jättää osan paisuntatilasta 42b vapaaksi.

Kartion 47 kärki nojaa toisen painekammion 42 etuseinämää vasten ja kartion 47 pohja nojaa toista mäntää 44 vasten. Kartiota 47 ympäröivä painetila 42b on tyhjössä tai täytetty kaasulla, joka sallii kartion 47 muodonmuutoksen. 1 2 3 4 5 6

Kuvion 4 suoritusmuodossa säädetään kuormitussylinterin jäykkyyttä mainitun 2 • kartion 47 avulla. Puristamalla kartiota 47 kokoon mainittuun jäykkyyden säätöpai 3 neen painetilaan 42a johdetulla paineväliaineella voidaan kuormitussylinterin jäyk 4 kyyttä kasvattaa ja päinvastoin. Kartion 47 muotoilulla voidaan vaikuttaa jäykkyyden 5 ja vastapaineen väliseen riippuvuuteen. Koska polymeerit ovat lähes kokoon puristu- 6 mattomia, ne muuttuvat hyvin jäykiksi täyttäessään kokonaan niille varatun tilan. Valitsemalla painetila 42a, paineväliaine, kuristimet, venttiilit, letkut, paineakku yms.

104207 9 konstruktiiviset ratkaisut sopivasti voidaan sylinterin jäykkyyden säätöä edelleen - laajentaa. Puristettaessa kartiota 47 kasaan ja päinvastoin täytyy luonnollisesti ensim mäinen mäntä 43 ja siihen kiinnitetty ensimmäinen männänvarsi 45 liikkua vastaavalla tavalla, jotta männänvarsien 45, 46 kiinnityspisteiden 48, 49 välinen etäisyys 5 säilyy vakiona. Tämä tapahtuu automaattisesti, koska vakiona pysyvä kuormituspai-ne kammiossa 41a työntää ensimmäistä mäntää 43 ja siten myös ensimmäistä männänvartta 45 saman matkan ulospäin, jonka toinen männänvarsi 46 liikkuu sisäänpäin.

10 Kuvion 4 suoritusmuodossa voidaan painetilaan 42 vaihtoehtoisesti tehdä pieni il-mausreikä 50, jolloin kokoonpuristuva kaasu ei jää heikentämään jäykkyyden kasvua. Elastista materiaalia oleva kappale 47 voidaan myös vaihtoehtoisesti sijoittaa tilaan 42a, jolloin painetila 42b toimii jäykkyyden säätöpaineen painetilana. Elasti-sesti käyttäytyvää materiaalia olevan kappaleen 47 sijaan voidaan käyttää myös 15 esim. kierrejousta tai kartiojousta tai -jousipakkaa.

Kuviossa 5a on esitetty eräs keksinnön mukainen jäykkyyssäädettävä kuormitus-palkki, jolla nippitelarakenteen värähtelyjä voidaan estää tai vaimentaa. Kuormitus-palkin 60 poikkileikkaus näkyy kuviosta 5b. Nippitelarakenteen alempaa telaa 61 20 kannattava kuormituspalkki 60 on kiinnitetty toisesta päästään nivelöidysti 64 lattiarakenteisiin ja toisesta päästään kuormitussylinterin 65 välityksellä lattiarakentei-siin. Nippitelarakenteen ylempi tela 62 on kiinnitetty kiinteään runkoon 63. Kuormitussylinterin 65 avulla voidaan telojen 61, 62 välinen nippi Nj avata ja sulkea. Kuormituspalkki 60 on edullisesti kyljellään makaavan U-kirjaimen muotoinen, 2 5 jolloin sen sisälle muodostuu onkalo 66. Onkaloon 66 on sovitettu vähintään yksi * ’ kiristyslaite 67, 68, jolla kuormituspalkin 60 jäykkyyttä voidaan muuttaa. Ilman « kiristyslaitetta 67, 68 kuormituspalkki 60 on hyvin joustava, mutta kiristimet 67, 68 kytkettyinä jäykkyys lähestyy yhtenäisen palkin jäykkyyttä. Kiristyslaitteena 67, 68 voidaan käyttää esim. hydraulista kiilaa, joka voidaan tarvittaessa piilottaa palkki-30 rakenteen 60 vuorauksen sisään. Sijoittamalla kiristyslaitteet 67 ja 68 eri kohtiin 104207 10 palkissa 60 voidaan palkin 60 jäykkyyttä säätää usean diskreetin arvon välillä. Kuormituspalkin 60 jäykkyyden säätö voidaan suorittaa ajon aikana.

Kuviossa 5 esitetty jäykkyydeltään säädettävä kuormituspalkki 60 voidaan myös 5 asentaa molemmista päistään kiinteästi lattiarakenteisiin, jolloin nippitelarakenteen ylempi tela 62 on kiinnitetty runkorakenteeseen nivellaitteella tai vastaavalla siten, että nippi voidaan avata siirtämällä ylempi tela 62 irti alemmasta telasta 61.

Kuviossa 5C on esitetty kuvion 5A jäykkyyssäädettävä kuormituspalkki 60, joka on 10 tuettu jäykästi molemmista päistään nivelpisteiden 64, 69 välityksellä lattiarakenteisiin. Kuviossa 5D on puolestaan esitetty kuvion 5C kuormituspalkin ekvivalenttikyt-kentä. Palkin ylemmän osan vasemman pään muodostaa kiertojousi, jonka jousivakio muodostuu mm. alemman osan joustosta. Ekvivalenttikytkennän merkinnät ovat: 15 K = kiertojousen jousivakio E = palkin kimmokerroin : I = palkin aksiaalinen neliömomentti L = palkin pituus m = palkin massa 20 k = translaatiojousen jousivakio Tässä voidaan olettaa, että suhde KL/EI= 100. Kun jäykistyspala 68 ei ole paikoillaan suhde kL3/EI=0, koska k=0. Tällöin saadaan palkin ensimmäisen ominaistaa-25 juuden suhteellisen arvon kertoimeksi λΗ= 1,857. Vastaavasti kun jäykistyspala 68 on kiilattu paikoilleen sen aiheuttama jäykkyys k on hyvin suuri ja voidaan olettaa, että kL3/EI = 1000. Tällöin saadaan jäykistetyn palkin ensimmäisen ominaistaajuuden suhteellisen arvon kertoimeksi =3,861. 1

Palkin ensimmäisen taivutusmuodon ominaistaajuus (λ(ι) on siten kaksinkertainen verrattuna vapaan pään tapaukseen ( Aa). Tässä esimerkissä tarkastellaan vain palkin jäykkyyden muutosta, mutta se kuvaa reunaehtojen vaikutusta ominaistaajuuksiin, mikäli merkittävä osa nippirakenteen jäykkyydestä liittyy sen tukirakenteisiin.

104207 11

Kuviossa 6 on esitetty eräs toinen suoritusmuoto jäykkyyssäädettävästä palkista 60. Nippivoima tuotetaan rakenteella, jossa alempi tela 61 on kiinnitetty kiinteästi laitteen runkoon ja ylempi tela 62 on kiinnitetty kuormituspalkkiin 60, joka tukeutuu laitteen runkoon nivelen 64 avulla. Nivelen 64 vastakkaiselle puolelle telaan 62 nähden on 5 asennettu kaksi kuormitussylinteriä 71 ja 72 kuormituspalkin 60 ja lattiarakenteiden väliin. Kuormitussylinterien 71 ja 72 tuottamia voimia on merkitty viitemerkinnöin Fi ja F2. Kuormitussylinterien 71 ja 72 voimien Fj ja F2 ja rakenteen liikkuvan osan massasta johtuvan voimaresultantin G ansiosta saadaan aikaan nippivoima Fn. Momentti nivelpisteen 64 ympäri on = 0, jolloin haluttu nippivoima Fn saadaan yhtälös-10 tä Fn=G+F2*b/c + F|*(a+b)/c.

Yksinkertaistuksen vuoksi on tässä oletettu, että nippi on pystysuorassa, jolloin nippiin vaikuttava painovoimakomponentti on myös pystysuorassa.

15 Haluttu nippivoima voidaan siis tuottaa erilaisilla voimapareilla Fj, F2. Voimien • valinta vaikuttaa olennaisesti rakenteen ominaistaajuuksiin, mikäli kuormitusvarren 60 jousto on riittävän suuri, sillä tuennan reunaehdot muuttuvat. Tarvittaessa voidaan käyttää vain toista kuormitussylinteriä 71, 72 voiman tuottamiseen tai voimat voidaan valita myös vastakkaisiksi. Vähintään toisen kuormitussylintereistä 71, 72 on 20 oltava kaksitoiminen nipin N, avaamista varten.

Kuormituksen vaikutus jäykkyyksiin riippuu olennaisesti kuormitusvarren 60 ja hydraulisylintereiden 71, 72 jäykkyydestä. Kuormitusvarren 60 jäykkyys voidaan myös tehdä säädettäväksi.

25 . · Kuviossa 7 on esitetty eräs muunnos kuvion 6 mukaisesta jäykkyyssäädettävästä kuormituspalkista 60. Tässä tapauksessa toisesta päädystään nivelellä 64 laitteen - runkorakenteisiin tukeutuva kuormitusvarsi 60 kannattaa nippitelarakenteen alempaa telaa 61. Kuormituspalkin 60 ja laitteen rungon väliin asennetuilla kuormitussylinte-30 reillä 71 ja 72 avataan ja suljetaan telojen 61 ja 62 välinen nippi N, sekä säädetään 104207 12 mainitun nipin Nj viivapaine. Sylintereitä 71 ja 72 ohjataan tässä analogisesti kuvion 6 suoritusmuotoon nähden.

Seuraavassa johdetaan kuvioissa 1-3 esitetylle sylintereille jäykkyyden laskentayhtälöt 5 eri toiminta-asennoissa. Laskelmissa otetaan ainoastaan huomioon painetilojen paine-väliaine. Sylinterin vaipan ja männänvarsien joustot ovat suhteellisen pieniä painevä-liainejoustoihin nähden ja ne voidaan siksi jättää tässä huomiotta. Ulkopuolisen letkuston ja sen paineväliainesisällön jousto tulisi puolestaan minimoida valitsemalla kuristimien, venttiilien, letkujen ja muiden osien konstruktio sopivaksi.

10

Laskelmissa käytetään seuraavia lyhenteitä: K = paineväliaineen puristuskerroin F = sylinterivoima 15 u = männän liike A = männän poikkipinta-ala painepuolella (sylinterin sisäpoikkipinta-ala) a-A, s-a-A = männän vastapainepuolen pinta-ala ; a = painepuolen painetilan pituus 20 b, c = vastapainepuolen painetilojen pituudet bj, C|, b2, c2 = vastapainepuolen painetilojen pituudet asennoissa I ja II (kuvio 2) 1 = painetilojen kokonaispituus ka, kb, kc = painetilojen paineväliaineiden osajousivakiot 25 ks = sylinterin kokonaisjousivakio r = kokonaisjousivakioiden suhde männän ääriasennoissa γ, p = lyhennysmerkintöjä

Pa> Pb> Pc = eri painetilojen paineet (kuvio 1)

Va> vb> Vc = painetilojen tilavuudet (kuvio 1) 30 AVb, AVC = vastapainetilojen tilavuudenmuutokset (kuvio 1)

Pj, p2 = painepuolen painearvot (kuvio 2) pvj, pv2 = vastapainepuolen painetilojen paineet (kuvio 2) Δρ = vastapainetilojen paine-ero (kuvio 2) 1 104207 13

Kuvion 1 suoritusmuodossa laskelmat ovat seuraavat:

Sylinterivoiman ja paineiden yhteys: 5 F = A*(pa - s-apc) F = A-(pa - apc) joten pb = spc 10

Tilavuudenmuutokset:

Va on ajotilanteessa vakio 15 AVb = -a-u-A AVC = +a-u-S‘A joten AVC = -s-AVb 20 Jäykkyys: I = a+b+c γ = a/1 : P = b/1 25 l-γ-ρ = c/1 ka = K-A/a kb = a-K-A/b kc = s-crK-A/c 30

Kokonaisjäykkyys on täten: k = k +_ί_ ' ΰ J_ + J_ = KA , M + s * oc \ kb ke I vγ l-γ+(5-1) ·ρ] jäykkyyssuhde r asennoissa p = 0 ja p = l-γ on 35 r = 1 -Y ·(! -s-a) 1 -γ (1 -«) jäykkyyssuhteen yläraja on s, kun y -» 1 104207 14

Kuvion 2 suoritusmuodossa laskelmat ovat seuraavat:

Sylinterivoiman ja paineiden yhteys: 5

Asennossa I

pv2 = ρν, + Δρ, (pv2 > pv,) F, = Α·(ρ,-αρνΓ/3 ·Δρ,) 10

Asennossa I

pv2 = ρνΓΔρ2 (pv2 < pv,) F2 = Α·(ρ2-αρν,+0·Δρ2) 15

Edellytetään, että F, = F2 = F ja otaksutaan, että Δρ, = Δρ2 = Δρ p,-p9 = 2·/?·Δρ (painepuolen paineheilahdus) 20 Jäykkyys: 25 1 = a+b,+c, = a+b2+c2 ·· b,+c, = b2+c2 valitaan b, = c2 ja b2= c, a = γ·1

bl = c2 = P’1 b2 = c, = (l-Y-p)-I

30

Asennossa I: k - KA I 1 , p \

" / U i-y-pJ

35 Asennossa II: KA 1 β) 52 I [y pj 104207 15 Jäykkyyssuhde on siten: r = ^ K2

Kuvion 3 suoritusmuodossa laskelmat ovat seuraavat: 5

Sylinterivoiman ja paineiden yhteys: 10 F = A*(pa-apc) a -(pc-pb)+β ‘(Pd'Pe) = 0 I sisäsylinterin tasapainoehto Sisäsylinterin oskillointia ohjataan eri kammioiden tilavuudenmuutoksin 15 Jäykkyys: ! 1 = a+b+c+d+e 20 x = liikkuvien osien minimietäisyys a = γ·1 ; γ= 2-/1 ... 1-4·χ/1 b = e = p l ; p = x/1 ... x/l + lj/1 c = d = lj+2-x-b 1, = 1 *( 1 -γ)/2-2·χ ; sisäsylinterin oskillointi-iskun pituus 25 ls = 1·(1+γ)/2 ; sisäsylinterin pituus lv = Ι·(1-γ)/2 ; kiinteän männänvarren pituus

Ia = γ-1-x ; sylinterin avautumispituus (kokonaisisku) ka = K-A/a; kb = Κ-α-Α/b; kc = Κ-α-Α/c; kd = K-/3-A/d; ke = Κ-β-Α/e 30

Sylinterin kokonaisjäykkyys on siten: k (k.^k,+k) k = k + c ä ^ k.+k + k. + k b c ä e 35 104207 16

Raja-arvot ovat: ks -> ka+kb+kd+ke ; kun c - 0 kc -♦ k„ 4- k„ ; kun b -» 0; tai kun d -1 0; tai kun e -♦ 0 s α V» 5

Koska kokonaisjäykkyydellä on äärelliset raja-arvot b, c, d ja e suhteen, voitaneen nämä käytännössä ajaa lähes kiinni asentoon.

Kuviossa 8-10 on esitetty esimerkkejä jäykkyyslaskelmista käytännössä toteuttamis-10 kelpoisista kuormitussylintereistä. Parametrit α, β ja s on valittu kiinteiksi äärilaitaan suurimman mahdollisen jäykkyyssuhteen saavuttamiseksi.

Kuviossa 8 on esitetty kuvion 1 mukaiseen suoritusmuotoon perustuvat laskelmat. Kuviosta nähdään, että mahdollisimman jäykkään sylinteriin päästään pienellä γ 15 arvolla, mikä kuitenkin pienentää jäykkyyssuhdetta r. Suurimman jäykkyyssuhteen r«l,54 tuottaa y= 0,78, jolloin männän oskillointiliikkeen amplitudi on pienin. Tätä suurempia jäykkyysarvoja saavutetaan, jos mäntä voi sijaita lähempänä sylinterin ! päätä. Teoreettinen yläraja on s.

20 Kuviossa 9 on esitetty kuvion 2 mukaiseen suoritusmuotoon perustuvat laskelmat. Suurin jäykkyyssuhde r«4,39 saavutetaan arvoilla γ =0,36 ja p=0,59. Jäykkyydet vaihtelevat tällöin rajoissa 4,05 ... 17,78 [KA/1].

Kuviossa 10 on esitetty kuvion 3 mukaiseen suoritusmuotoon perustuvat laskelmat.

25 Tämä vaihtoehto tuottaa jouhevan jäykkyysvaihtelun, kuten kuvion 8 vaihtoehto, mutta on jäykempi ja mahdollistaa suuremman jäykkyysvaihtelun.

Verrattuna kuvion 9 vaihtoehtoon saavutetaan kuvion 10 vaihtoehdolla samaa luokkaa oleva jäykkyys. Jäykkyyssuhde sen sijaan jää hiukan pienemmäksi tässä konfiguraa-30 tiossa. Männänvarsien halkaisijoita muuntelemalla päästäneen myös jäykkyyssuh-teessa parempaan arvoon.

104207 17 Jäykkyyserot kasvavat vielä kuvion 10 vaihtoehdossa samoin kuin myös kuvioiden 8 ja 9 vaihtoehdoissa, jos sisäsylinteri voidaan ajaa lähemmäs äärirajaa. Käyrästöissä on käytetty rajaa 0,05 x sylinterin kokonaisöljytilan pituus.

5 Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen piirissä keksinnön yksityiskohdat voivat vaihdella edellä vain esimerkinomaisesti esitetystä. 1 «

Claims (13)

104207

1. Menetelmä paperi- tai kartonkikoneen nippitelarakenteen ominaistaajuuden muuttamiseksi, tunnettu siitä, että nippitelarakenteen ominaistaajuutta muutetaan muutta- 5 maila nippitelarakenteen yhden tai useamman kuormituselementin staattista jäykkyyttä siten, että nippitelarakenteen nipin toimintaan ei vaikuteta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sitä, että muutetaan nippitelarakenteen kuormitussylinterin staattista jäykkyyttä. 10

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sitä, että muutetaan nippitelarakenteen kuormituspalkin staattista jäykkyyttä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nippite-15 larakenteen kuormituselementin staattista jäykkyyttä muutetaan oskilloivasti.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nippitelarakenteen kuormituselementin staattista jäykkyyttä muutetaan nippitelarakenteesta suoritettavan värähtelymittauksen tulosten perusteella. 20

6. Paperi- tai kartonkikoneen nippitelarakenteen kuormitussylinteri, joka käsittää vähintään yhden sylinterin (11, 31, 41, 42) ja vähintään kaksi mäntää (12, 13, 43, 44), tunnettu siitä, että kuormitussylinteri käsittää varsinaisen työpainetilan (16, 41a) lisäksi vähintään kaksi painetilaa (18, 20, 22, 24, 42a, 42b), joilla kuormitus- 25 sylinterin staattista jäykkyyttä voidaan säätää (Fig. 1-4). 1 Patenttivaatimuksen 6 mukainen kuormitussylinteri, tunnettu siitä, että kuormitus-sylinteri käsittää: sylinterin (11), jonka ensimmäisen päätyseinämän (11a) läpi on johdettu ensimmäi-30 nen männänvarsi (14), jonka sisäpäähän on kiinnitetty sylinterin (11) sisällä oleva ensimmäinen mäntä (12) ja jonka toisen päätyseinämän (11b) läpi on johdettu 104207 toinen männänvarsi (15), jonka sisäpäähän on kiinnitetty sylinterin (11) sisällä oleva toinen mäntä (13), jolloin - ensimmäisen (12) ja toisen (13) männän sekä sylinterin (11) sisäpinnan rajaamaan tilaan muodostuu ensimmäinen painetila (16), 5. ensimmäisen männänvarren (14) ulkopinnan, ensimmäisen männän (12) ja sylinte rin (11) sisäpinnan rajaamaan tilaan muodostuu toinen painetila (18), ja - toisen männänvarren (15) ulkopinnan, toisen männän (13) ja sylinterin (11) sisäpinnan rajaamaan tilaan muodostuu kolmas painetila (20), jolloin kuormitussylinterin kuormituspainetta säädetään ensimmäisen painetilan (16) tilavuu- 10 denmuutoksilla ja kuormitussylinterin staattista jäykkyyttä säädetään liikuttamalla sylinteriä (11) oskilloivasti paikallaan pysyvillä männänvarsilla (14, 15) toisen (18) ja kolmannen (20) painetilan tilavuudenmuutoksilla (Fig. 1).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen kuormitussylinteri, tunnettu siitä, että ensimmäi-15 sen (14) ja toisen (15) männänvarren halkaisijat (Dj, D?) ovat erisuuret (Fig. 1). f

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kuormitussylinteri, tunnettu siitä, että kuormitus-sylinteri käsittää: sylinterin (11), jonka ensimmäiseen päätyseinämään (11a) on kiinnitetty tukivarsi 20 (14) ja jonka toisen päätyseinämän (1 Ib) läpi on johdettu männänvarsi (15), jonka sisäpäähän on kiinnitetty sylinterin (11) sisällä oleva ensimmäinen mäntä (12), ja jonka männänvarren (15) ohennetulle osalle (15b) on sovitettu sylinterin (11) sisällä oleva toinen mäntä (13), joka liikkuu sylinterin (11) aksiaalisuunnassa männänvarren (15) ohennetulla osalla (15a), jolloin 25. ensimmäisen männän (12) ja sylinterin (11) sisäpinnan rajaamaan tilaan muodostuu ensimmäinen painetila (16), - männänvarren (15) ulkopinnan, ensimmäisen (12) ja toisen (13) männän sekä ' sylinterin (11) sisäpinnan rajaamaan tilaan muodostuu toinen painetila (18), ja - männänvarren (15) ulkopinnan, toisen männän (13) ja sylinterin (11) sisäpinnan 30 rajaamaan tilaan muodostuu kolmas painetila (20), jolloin 104207 kuormitussylinterin kuormituspainetta säädetään ensimmäisen painetilan (16) tilavuu-denmuutoksilla ja kuormitussylinterin staattista jäykkyyttä säädetään liikauttamalla toista mäntää (13) oskilloivasti ääriasentojensa välillä paikallaan pysyvällä män-nänvarren (15) ohennetulla osalla (15a) toisen (18) ja kolmannen (20) painetilan 5 tilavuudenmuutoksilla (Fig. 2).

10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kuormitussylinteri, tunnettu siitä, että kuormi-tussylinteri käsittää: ensimmäisen sylinterin (11), jonka ensimmäisen päätyseinämän (11a) läpi on 10 johdettu ensimmäinen männänvarsi (14), jonka sisäpäähän on kiinnitetty sylinterin (11) sisällä olevaan ensimmäinen mäntä (12) ja jonka toisen päätyseinämän (11b) läpi on johdettu toinen männänvarsi (15), jonka sisäpäähän on kiinnitetty sylinterin (11) sisällä olevan toinen mäntä (13), jolloin - ensimmäisen (12) ja toisen (13) männän sekä sylinterin (11) sisäpinnan rajaamaan 15 tilaan muodostuu ensimmäinen painetila (16), ; - ensimmäisen männänvarren (14) ulkopinnan, ensimmäisen männän (12) ja sylinte- t rin (11) sisäpinnan rajaamaan tilaan muodostuu toinen painetila (18), ja - toisen männänvarren (15) ulkopinnan, toisen männän (13) ja sylinterin (11) sisäpinnan rajaamaan tilaan muodostuu kolmas painetila (20), ja 20 joka kuormitussylinteri lisäksi käsittää: ensimmäisen sylinterin (11) ulkopinnan päälle sovitetun toisen sylinterin (31), jonka ensimmäiseen päätyseinämään (31a) ensimmäinen männänvarsi (14) on kiinnitetty ja jonka toisen päätyseinämän (31b) läpi toinen männänvarsi (15) on johdettu, jolloin 25. ensimmäisen sylinterin (11) ensimmäisen päädyn (1 la), ensimmäisen männänvar ren (14) ulkopinnan ja toisen sylinterin (31) sisäpinnan väliseen tilaan muodostuu neljäs painetila (22) ja - ensimmäisen sylinterin (11) toisen päädyn (11b), toisen männänvarren (15) ulkopinnan ja toisen sylinterin (31) sisäpinnan väliseen tilaan muodostuu viides painetila 30 (24), jolloin 104207 kuormitussylinterin kuormituspainetta säädetään ensimmäisen painetilan (16) tilavuu-denmuutoksilla ja kuormitussylinterin staattista jäykkyyttä säädetään liikauttamalla ensimmäistä sylinteriä (11) oskilloivasti paikallaan pysyvillä männänvarsilla (14, 15. toisen (18), kolmannen (20), neljännen (22) ja viidennen (24) painetilan tilavuu-5 denmuutoksilla (Fig. 3).

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen kuormitussylinteri, tunnettu siitä, että ensimmäisen (14) ja toisen (15) männänvarren halkaisijat (D,, D2) ovat erisuuret (Fig. 3).

12. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kuormitussylinteri, tunnettu siitä, että kuormi tussylinteri käsittää: kahdella erillisellä painetilalla (41, 42) varustetun sylinterin (40), jonka ensimmäisen päätyseinämän (40a) läpi on johdettu ensimmäinen männänvarsi (45), jonka sisä-päähän on kiinnitetty sylinterin (11) sisällä ensimmäisessä painetilassa (41) oleva 15 ensimmäinen mäntä (43) ja jonka toisen päätyseinämän (40b) läpi on johdettu ; toinen männänvarsi (46), jonka sisäpäähän on kiinnitetty sylinterin (11) sisällä toisessa painetilassa (42) oleva toinen mäntä (44), jolloin - ensimmäinen mäntä (43) jakaa ensimmäisen painetilan (41) kuormituspaineen painetilaan (41a) ja ensimmäisen männänvarren (45) ulkopinnan ja sylinterin (40) 20 sisäpinnan väliseen vastapaineen painetilaan (41b) ja - toinen mäntä (44) jakaa toisen painetilan (42) toisen männänvarren (45) ulkopinnan ja sylinterin (40) sisäpinnan väliseen jäykkyydensäädön painetilaan (42a), ja paisun-tatilaan (42b), johon on sijoitettu elastinen kappale (47), joka täyttää osan paisuntati-lan (42b) vapaasta tilasta kuormitussylinterin lepotilassa, jolloin 25 kuormitussylinterin kuormituspainetta säädetään ensimmäisen painetilan (41) kuormituspaineen painetilan (41a) tilavuudenmuutoksilla ja kuormitussylinterin staattista jäykkyyttä säädetään elastisen kappaleen (47) kokoonpuristumisella (Fig. 4). 1 Paperi- tai kartonkikoneen nippitelarakenteen kuormituspalkki, tunnettu siitä, 30 että kuormituspalkki muodostuu olennaisesti maakaavan U-kirjaimen muotoisesta 104207 palkista (60), jolloin sen sisälle muodostuu onkalo (66), johon on sovitettu vähintään yksi kiristyslaite (67, 68), jolla kuormituspalkin jäykkyyttä voidaan säätää (Fig. 5).

14. Paperi- tai kartonkikoneen nippitelarakenne, joka käsittää kaksi keskenään nipin 5 (Nj) muodostavaa telaa (61, 62), joista toinen tela (61, 62) on kiinnitetty jäykästi laitteen runkorakenteisiin ja toinen tela (61, 62) on kannatettu nivelellä (64) laitteen runkorakenteisiin tuetulla olennaisesti vaakatasossa olevalla kuormituspalkilla (60), tunnettu siitä, että kuormitusrakenne lisäksi käsittää kaksi kuormitussylinteriä (71, 72), jotka sijaitsevat olennaisesti pystytasossa välimatkan päässä toisistaan kuormi-10 tuspalkin (60) ja laitteen runkorakenteiden välissä, jolloin kuormituspalkin (60) jäykkyyttä ja nipin (N,) viivapainetta voidaan säätää kuormitussylintereillä (71, 72) (Fig 6-7). 104207