FI112878B - Menetelmä ja sovitelma päällystysaseman teräpalkin värähtelyjen vaimentamiseksi - Google Patents

Description

112873

Menetelmä ja sovitelma päällystysaseman teräpalkin värähtelyjen vaimentamiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä paperin tai kartongin päällystyksessä käytettävien teräpalkkien värähtelyjen hallitsemiseksi.

Nämä teräpalkit kannattelevat kaavinterää tai sauvaa, jolla liikkuvan rainan pinnalle levitettävä päällyste tasoitetaan.

Keksinnön kohteena on myös menetelmän soveltamiseen tarkoitettu sovitelma.

Paperin tai kartongin painatusominaisuuksia voidaan parantaa erilaisilla päällysteseoksilla. Tavallisesti päällysteseos levitetään rainalle sopivalla applikointimenetelmällä ja levitetty päällystekerros tasoitetaan ja kaavitaan lopulliseen päällystepaksuuteen ·.'. kaavinterällä tai sauvalla. Jossakin määrin kaavintaan » t ....: käytetään muun muassa kartongin valmistuksessa ilmaharjaa, ·1.·. mutta sen rajallinen kaavinteho estää ilmaharjan käytön suurella osalla nykyisiä tuotantonopeuksia.

Koska päällystekerros on varsin ohut ja sen on toisaalta oltava erittäin tasainen, jotta painettava kuvio saadaan siirrettyä mahdollisimman hyvin paperin pintaan, on kaavinterän ja liikkuvan rainan välisen etäisyyden pysyttävä tarkasti oikean suuruisena. Terän asemaa tarkastellaankin erilaisin mittalaittein ja rainalle ·;·' jääneen päällysteen laatua tarkkaillaan jatkuvasti. Näiden mittaustulosten avulla voidaan säätää terän asemaa parhaan (ί mahdollisen lopputuloksen aikaansaamiseksi. Vaikka terän 112878 2 asemaa voidaankin nykyisin monipuolisesti hallita, ajonopeuden ja etenkin koneen leveyden kasvaminen voivat aiheuttaa ongelmia teräpalkin värähtelyn hallintaan. Jos teräpalkki pääsee värähtelemään erityisesti jollakin ominaistaajuudellaan, päällysteestä tulee epätasainen. Niinpä värähtely tulisikin pystyä hallitsemaan siten, että palkin ominaistaajuudella tapahtuvaa voimistuvaa värähtelyä ei pääse syntymään. Periaatteessa teräpalkin ominaistaajuutta pystyttäisiin hallitsemaan ja vaimentamaan palkin keskelle asennetuilla lisämassoilla. Massojen tulisi olla kuitenkin varsin suuria, jotta tehokas vaimennus saataisiin aikaan. Tämä ei kuitenkaan ole mahdollista käytettävissä olevan rajoitetun tilan takia. Palkin keskelle sijoitettu suuri massa lisää myös palkin taipumaa, joten palkki tulisi mitoittaa raskaammin tai teräpalkin suoruuden kompensointia on lisättävä. Nämä haitat vaikuttavat teräpalkin mitoitusta ja rajoittavat osaltaan suurinta mahdollista teräpalkin leveyttä.

Nykyisin käytössä olevat teräpalkit on tuettu päistään nivelellä päällystysaseman runkoon ja keskeltä ·.*. päällystysaseman läpivientiputkeen. Tällä rakenteella on useita ominaistaajuuksia, joista alin radan suuntainen : ominaistaajuus on päällystyksen kannalta erittäin haitallinen, koska se vaikuttaa voimakkaimmin terän ja rainan keskinäiseen asemaan. Teräpalkin värähtely johtuu ajon aikana syntyvistä jaksollisista herätteistä, jotka siirtyvät perustuksen kautta päällystyskoneeseen tai voivat syntyä koneen omien telojen pyörimisliikkeen vaikutuksesta. Tärkein herätelähde ovat pyörivät telat, joiden pyörimistaajuus on sama kuin teräpalkin alin radan suuntinen ominaistaajuus. Kun pyörimisnopeus osuu : teräpalkin ominaistaajuudelle, seurauksena on 112878 3 amplitudiltaan kasvava värähtely ja lopulta suuret päällystemäärävaihtelut paperin tai kartongin pinnalla. Teräpalkin leveyden kasvaessa sen ominaistaajuus pienenee ja kun samalla koneiden nopeutta pyritään kasvattamaan, joudutaan 8 - 10 m leveillä koneilla yli 1200 m/min nopeuksilla alueelle, jossa herätetaajuudet ja teräpalkin ominaistaajuus voivat mennä päällekkäin. Toisaalta leveässä palkissa saman herätteen aiheuttama amplitudi on suurempi kuin kapeammassa palkissa. Herätteen syntyminen voitaisiin välttää muuttamalla koneen ajonopeutta, mutta tätä ei useinkaan haluta tehdä, koska konetta pyritään ajamaan parhaan tai riittävän hyvän laadun takaavalla suurimmalla mahdollisella nopeudella. Niinpä teräpalkin värähtelyjä olisi pystyttävä vaimentamaan mahdollisten resonanssi-värähtelyjen estämiseksi.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jonka avulla teräpalkin ominaistaajuutta voidaan vaimentaa.

Keksintö perustuu siihen, että teräpalkkiin sovitetaan ainakin yksi dynaaminen vaimennin, joka käsittää ainakin ··.·. yhden jousimaisen elimen ja jousen varaan sovitetun massan.

Edelleen, vaimennin on edullisesti sovitettu teräpalkin : keskikohdalle ja jousimaiseen elimeen on yhdistetty .··. vaimennin sen liikkeen amplitudin hallitsemiseksi.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

;·* Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on puolestaan tun- '·’ nusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 5 tun- : nusmerkkiosassa.

112878 4

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Dynaamisen vaimentimen avulla teräpalkin värähtelyä saadaan merkittävästi vaimennettua. Tarvittava liikuteltava massa on pienempi kuin kiinteästi palkkiin liitettävä massa ja vaimennusteho on parempi. Vaimentimen liikettä voidaan rajoittaa hydraulisen, pneumaattisen tai kitkavaimentimen avulla, jolloin sen liikkeen amplitudi ei pääse hallitsemattomasti kasvamaan. Kun teräpalkin värähtelyt saadaan pidettyä alhaisella tasolla, päällystystuloksesta tulee parempi ja valmistetun tuotteen laadusta tasaisempi. Keksinnön avulla värähtely ei rajoita nopeuden lisäystä leveilläkään koneilla. Tämä on varsin merkittävä etu, koska koneiden leveyden kasvattaminen nykyisestään on hankalaa ja kallista, kun taas nopeuden kasvattaminen lisää tuotannon määrää huomattavasti helpommin.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisen piirustuksen avulla, joka esittää yhtä keksinnön suoritusmuotoa kaaviokuvana.

Teräpalkin 1 ripustus on toteutettu tavallisesti siten, että palkin 1 päissä on laakerointipisteet, joiden välityksellä palkki on kääntyvästi ripustettu päällystyskoneen runkoon. Kaavinterä on nivelpisteiden ; välissä. Koska palkki 1 voi taipua kuormituksesta ja omasta \ painostaan, on laakerointipisteet toteutettu nivelenä siten, että ripustuskohta ja siten myös palkin 1 pääty pääsee kiertymään palkin pituusakseliin nähden poikittain. Palkin 1 päissä on siten statiikan sääntöjen mukaan nivelellinen tuenta. Palkin 1 keskellä on ruuvitunkki, jonka avulla palkkia tuetaan keskeltä ja jolla voidaan 112878 5 kääntää palkkia teräkulman ja terän kuormituksen muutosten mukaan.

Kuviossa on esitetty teräpalkin osa palkin keskikohdalta. Teräpalkki on merkitty numerolla 1. Juuri palkin 1 keskikohdalle sen poikittaissuunnassa on sovitettu terä-palkin 1 kääntötunkin 2 kiinnityskorvake 3. Kääntötunkin 2 varsi on kiinnitetty korvakkeeseen nivelellä 4. Kiinnitys-korvakkeesta 3 alaspäin ulottuvat dynaamisen vaimentimen kiinnikkeet 5.Dynaaminen vaimennin koostuu kahdesta symmetrisesti kiinnityskorvakkeen 3 molemmin puolin sijoitetusta elementistä. Kumpikin elementti käsittää ensimmäisestä päästään vaimentimen kiinnikkeeseen 5 kiinnitetyn jousena toimivan varren 6, siirrettävän massan 7 ja vaimennin elementin, joka on kiinnitetty varren 6 toisen pään ja teräpalkin 1 välille. Vaimennin on kiinnitetty teräpalkkiin 1 kiinnikkeellä 9.

Koska päistään tuetun teräpalkin suurin liike on sen Y: keskellä, on dynaamisen vaimentimen edullisin ·:·: sijoituspaikka myös palkin keskellä. Kun vaimennin jaetaan ‘Ύ kahteen osaan, se vaatii vähennä tilaa ja rakenne on >:Y helpompi toteuttaa. Tällöin tietenkin symmetrinen rakenne on edullisin. Vaimentimen ominaistaajuuden on oltava sama kuin teräpalkin ominaistaajuuden. Vaimentimen laskennassa muuttujina ovat värähtelevän massan suuruus ja massan : etäisyys tukipisteestä. Kun massaa kasvatetaan, vaimentimen ominaistaajuuspiikit ovat etäällä toisistaan, joten massan virittäminen oikealle etäisyydelle tukipisteestä on helpompaa. Toisaalta suuri massa lisää teräpalkin omasta » massasta aiheutuva kuormitusta ja vaimentimen tilan tarve kasvaa. Pienellä värähtelevällä massalla taas ,·* ominaistaajuuspiikit ovat lähellä toisiaan ja vaimentimen 6 112870 virittäminen teräpalkin kanssa samalle taajuudelle on vaikeampaa. Niinpä massan suuruudelle saadaankin optimi, joka on noin 20% teräpalkin massasta. Tällöin kunkin vaimenninelementin massa on noin 10% teräpalkin massasta.

Jos heräte pysyy samalla taajuudella kuin teräpalkin ja vaimentimen ominaistaajuus, vaimentimen liikkeen amplitudi kasvaa jatkuvasti. Jotta amplitudi saataisiin pysymään kohtuullisissa rajoissa, massan 6 jousielementtinä toimivan varren 6 päähän on kiinnitetty absorboiva vaimennin 8.

Tämän absorboivan vaimentimen tarkoituksena on muuttaa dynaamisen vaimentimen liike-energiaa lämmöksi hidastamalla varren 6 pään liikettä. Absorboivana vaimentimena voidaan käyttää mitä tahansa johonkin tunnettuun toimintaperiaatteeseen perustuvaa vaimenninta kuten neste-vaimenninta, kitkavaimenninta tai kaasuvaimenninta. Erilaisia tarkoituksen sopivia laitteita on satavilla useita eikä sellaisen suunnittelukaan ole alan ammattimiehelle vaikeaa.

·; * Yllä kuvattu dynaaminen vaimennin voidaan mitoittaa !' kohtuullisen tarkasti oikealle taajuudelle jo teräpalkin ·; · suunnitteluvaiheessa, mutta parhaaseen lopputuloksen päästään, jos vaimennin viritetään teräpalkin käytön aikana parhaan vaimennuksen antavalle taajuudelle. Tällöin vaimentimen ominaistaajuus on mahdollisimman tarkkaan sama kuin teräpalkin ominaistaajuus ja kun vaimennin saatetaan värahtelemään palkin kanssa vastakkaisvaiheisesti, saadaan tehokas vaimennus. Virittäminen voidaan tehdä muuttamalla massan 7 etäisyyttä tukipisteestä eli vaimentimen kiinnikkeestä 5. Kuvion tapauksessa massa 7 on kaksiosainen ; ja sovitettu varren 6 ympärille. Massaa voidaan siirtää .* avaamalla kiinnitinreikiin 10 sovitetut ruuvit, jolloin 112878 7 voidaan säätää jousielementin joustavaa pituutta. Tällaisessa vaimentimessa vaimentimen lopullinen virittäminen voidaan tehdä massaa siirtämällä päällystimen käytön aikana ja tarvittaessa viritys voidaan uusia jos vaikka päällystimen tai teräpalkin rakenteeseen tehdään huollon tai uusinnan takia muutoksia. On myös ajateltavissa, että massa sovitetaan liikkumaan vaikka ruuvikierteen liikuttamana, jolloin viritys voidaan tehdä automaattisesti vaikka vasteena teräpalkin värähtelymittaukseen.

Edellä esitettyjen lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suoritusmuotoja.

Vaimentimen jousielementtinä on edullisinta käyttää varsimaista taivutussauvajousta, joka on edullinen valmistaa ja helppo mitoittaa. Keksinnöllisen ajatuksen puitteissa jousen rakenteella ei sinänsä ole vaikutusta rakenteen toimintaan ja jousena voi olla vaikka teräpalkin varaan ripustettu kierrejousi. Tällaiset rakenteet vaativat ‘:"i kuitenkin yleensä enemmän tilaa kuin esimerkin mukainen • yksinkertainen vaimennin. Vaimennin voidaan sijoittaa muuallekin kuin teräpalkin keskelle, mutta tällöin joko vaimennusteho voi laskea tai on käytettävä suurempia massoja, koska muissa kohdissa teräpalkkia liikeamplitudit ovat pienempiä ja vastaavasti vastakkaisvaiheisen ,· värähtelyn vaikutuskin on pienempi.

)

Vaimentimen ominaistaajuus on sovitettava teräpalkin ominaistaajuuden alueelle eikä sen välttämättä tarvitse i ·' olla tarkalleen sama kuin teräpalkin ominaistaajuus. Tällä ! tarkoitetaan taajuusalueetta, jolla vaimentimen • t ominaistaajuus on niin lähellä teräpalkin ominaistaajuutta, 8

1 Λ o o 7 o I i L U / (J

että vaimennus on 50%. Jos vaimentimen ominaistaajuus saadaan viritettyä tarkasti lähelle teräpalkin ominaistaajuutta, voidaan päästä jopa värähtelyamplitudin vaimenemiseen yhteen kolmasosaan vaimentamattomasta amplitudista.

• 1 ί f f

I I

• I > i| ? · > t

Claims (9)

1. Menetelmä päällystysaseman teräpalkin värähtelyjen hallitsemiseksi, jolla teräpalkilla (1) on määrätty ominaistaajuus, tunnettu siitä, että teräpalkkiin (1) kiinnitetään ainakin yksi dynaaminen vaimennin, joka käsittää ainakin teräpalkkiin (1) kiinnittyvän jousielementin (6) ja jousielementin varaan sovitetun massan ja jonka vaimentimen ominaistaajuus sovitetaan teräpalkin ominaistaajuuden alueelle.

1. n O 7 <~ι I \ Lb/0

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dynaaminen vaimennin (6, 7, 8) on sovitettu teräpalkin (1) keskikohdalle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dynaaminen vaimennin (6, 7, 9) on jaettu kahdeksi vaimenninelementiksi, jotka on sovitettu symmetrisesti teräpalkin (1) keskilinjan molemmin puolin. - * r I #

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen mene- telmä, tunnettu siitä, että vaimennetaan dynaamisen ,·, ; vaimentimen liikettä absorboivalla vaimentimella. ' · *

5. Sovitelma päällystysaseman teräpalkin värähtelyjen hallitsemiseksi, joka käsittää teräpalkin (1), jolla on ·.’ määrätty ominaistaajuus, tunnettu teräpalkkiin (1) sovitetusta ainakin yhdestä dynaamisesta vaimentimesta, joka käsittää ainakin teräpalkkiin (1) kiinnittyvän jousielementin (6) ja jousielementin varaan sovitetun '!’ massan ja jonka vaimentimen ominaistaajuus on teräpalkin : ominaistaajuuden alueella. 112870

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että dynaaminen vaimennin (6, 7, 8) on sovitettu teräpalkin (1) keskikohdalle.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että dynaaminen vaimennin (6, 7, 9) on jaettu kahdeksi vaimenninelementiksi, jotka on sovitettu symmetrisesti teräpalkin (1) keskilinjan molemmin puolin.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 5-7 mukainen sovitelma, tunnettu dynaamiseen vaimentimeen (6, 7) liitetystä absorboivasta vaimentimesta, esimerkiksi kitka-vaimentimesta, nestevaimentimesta tai kaasuvaimentimesta.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 5-8 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ainakin yksi dynaamisen vaimentimen (6, 7, 9) massoista on sovitettu liikuteltavaksi jousielementin (6) varassa jousielementin joustavan ,1M; pituuden säätämiseksi. * * I · ' » · < · » » n 11287G