FI101320B - Menetelmä ja laitteisto värähtelyn vaimentamiseksi paperikoneessa tai paperin jälkikäsittelylaitteessa - Google Patents

Description

101320

Menetelmä ja laitteisto värähtelyn vaimentamiseksi paperikoneessa tai paperin jälkikäsittelylaitteessa Förfarande och anläggning för dämpning av svängning i en pappersmaskin eller i en efterbehandlingsanordning för papper 5

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto värähtelyn vaimentamiseksi paperikoneessa tai paperin jälkikäsittelylaitteessa dynaamisen vaimentimen avulla, joka käsittää 10 värähtelevään kohteeseen jousen avulla ripustetun lisäpainon.

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 värähtely lähteitä on paperikoneissa useita ja eräitä huomattavampia niistä ovat telat ja sylinterit, jotka käsittävät huomattavalla nopeudella pyörivän erittäin suuren massan. On tietenkin selvää, että teloja valmistettaessa niiden mittatarkkuus pyritään saamaan mahdollisimman hyväksi ja lisäksi ne tasapainotetaan värähtelyjen eliminoimiseksi.

20 Nykyisissä paperikoneissa ja paperin jälkikäsittelylaitteissa käytetään kuitenkin enenevässä määrin pehmeällä pinnoitteella varustettuja teloja, jotka saattavat käytettäessä muodostaa erittäin huomattavan värähtely lähteen. Tällaisia teloja käytetään esimerkiksi on-line-ja off-line-kalantereissa, päällystyskoneissa, liimapuristimissa, superkalantereissa ja vastaavissa, joissa mainittu pehmeällä pinnoitteella varustettu tela muodostaa nipin 25 toisen telan kanssa. Nipin läpi johdetaan paperiraina ja mahdollisesti huopa, viira tai vastaava. Kun tällaisessa nippitelaratkaisussa ajon aikana nipin läpi kulkee viiran, huovan tai rainan sauma, huomattavia epäpuhtauksia tai jotain muuta sellaista, joka ’ - aiheuttaa huomattavan muutoksen nipin läpi kulkevan radan paksuudessa, joutuu pinnoite joustamaan, jolloin pinnoite toimii värähtelyn herättävänä jousena. Esimerkiksi liimapu-30 ristimessa ja liimapuristintyyppisessä päällystyslaitteessa nippi muodostetaan kahden telan avulla siten, että toinen nippitela on asennettu laakeripesien avulla suoraan kyseisen laitteen runkorakenteeseen, kun taas vastakkainen tela on asennettu laakeripesistään 2 101320 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. Tähän asti on tällaiset värähtelyt jouduttu hoitamaan ja eliminoimaan siten, että koneen ajonopeutta 5 muuttamalla on haettu sellainen ajonopeus, että kyseisellä ajonopeudella värähtely ei enää voimistu, vaan alkaa vaimentua. Värähtelyongelmat on täten tehokkaasti rajoittaneet koneen ajonopeutta.

Nyt esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan uudenlainen menetelmä ja 10 laitteisto muodostuvien värähtelyjen vaimentamiseksi siten, että kyseisen menetelmän ja laitteiston avulla saadaan värähtely vaimenemaan ajonopeutta muuttamatta. Keksintö perustuu dynaamisen vaimentunen käyttöön ja keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista, että menetelmässä jatkuvasti mitataan värähtelevän kohteen värähtelytaajuuksia yhdellä tai useammalla värähtelyanturilla, värähtelyanturin antamat 15 mittaussignaalit vahvistetaan vahvistimella ja syötetään värähtelyanalysaattorille, joka tunnistaa ongelmallisen herätetaajuuden ja muuttaa kyseisen ongelmallisen herätetaajuu-den säätösignaaliksi, joka syötetään säätölaitteelle, jolla muutetaan dynaamisen vaimenti-men jousen jousivakiota ja/tai dynaamisen vaimentunen massaa dynaamisen vaimentunen ominaistaajuuden saamiseksi olennaisesti samaksi kuin ongelmallinen herätetaajuus.

20

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on puolestaan tunnusomaista, että laitteisto käsittää värähtelevän kohteen värähtelytaajuuksia jatkuvasti mittaavan yhden tai useamman värähtelyanturin, joka on sovitettu lähettämään mittaussignaalia, mittaussignaalia vahvistavan vahvistimen, värähtelyanalysaattorin, joka on sovitettu ottamaan vastaan 25 värähtelyanturin lähettämän ja vahvistimen vahvistaman mittaussignaalin, tunnistamaan siitä ongelmallisen herätetaajuuden ja muuttamaan kyseisen ongelmallisen herätetaajuuden säätösignaaliksi, sekä säätölaitteen, joka on sovitettu ottamaan vastaan värähtely-analysaattorin lähettämän säätösignaalin ja säätösignaalin perusteella muuttamaan dynaamisen vaimentunen jousen jousivakiota ja/tai dynaamisen vaimentunen massaa 30 dynaamisen vaimentunen ominaistaajuuden saamiseksi olennaisesti samaksi kuin ongelmallinen herätetaajuus.

3 101320

Keksinnöllä saavutetaan tunnettuun tekniikkaan nähden merkittävää etua erityisesti siinä suhteessa, että keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteiston avulla värähtely vaimennetaan koneen ajonopeutta muuttamatta. Huomattava ja merkittävä etu on lisäksi siinä, että laitteisto on rakenteeltaan ja toteutustavaltaan erittäin yksinkertainen ja että se voidaan 5 erittäin yksinkertaisin toimenpitein liittää olemassa oleviin rakenteisiin vaimentamaan värähtelyjä. Keksinnön muut edut ja ominaispiirteet käyvät ilmi jäljempänä seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisesta selostuksesta.

Seuraavaksi keksintöä selitetään esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin 10 viittaamalla.

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti liimapuristinta tai liimapuristintyyppistä päällystyskonetta, johon keksinnön mukainen laitteisto on sovellettavissa.

15 Kuvio 2 esittää kaaviokuvan muodossa erästä esimerkkiä keksinnön mukaisesta laitteistosta.

Kuvio 3 esittää kuviota 2 vastaavana esityksenä erästä toista esimerkkiä keksinnön mukaisesta laitteistosta.

20

Kuvio 4 esittää laitteistosta vielä erästä sovellusesimerkkiä.

Kuvio 1 on otettu mukaan pelkästään havainnollistamaan erästä mahdollista keksinnön sovelluskohdetta ja niinpä kuvio 1 esittääkin liimapuristinta tai vastaavaa, jota on 25 merkitty yleisesti viitenumerolla 10. Liimapuristin 10 käsittää rungon 14, johon ensimmäinen liimapuristintela 11 on asennettu suoraan laakeripesien 12 avulla. Kuvion 1 esityksessä on mainittu tela 11 varustettu pehmeällä telapinnoitteella 13. Liimapuristi-men runkoon 14 on kääntyvästi, koneen poikkisuuntaisen kääntöakselin 15 avulla asennettu kuormitusvarret 16, joiden varaan on ensimmäisen telan 11 kanssa nipin N 30 muodostava toinen tela 1 asennettu laakeripesistään 2. Halutun viivakuorman aikaansaamiseksi nippiin N kuormitusvarsia 16 kuormitetaan hydraulisylintereillä 17, joiden avulla 4 101320 nippi N voidaan myös avata. Viitemerkinnät 18 ja 19 tarkoittavat päällystysyksiköitä, joiden avulla päällystysaine, kuten liima, pigmenttipäällystysaine tai vastaava levitetään telojen pintaan. Normaaliin tapaan rata W on johdettu nipin N läpi.

5 Kun kuvion 1 mukaisessa liimapuristimessa saumakohta tai jokin muu vastaava paksunnos kulkee nipin N läpi, pinnoite 13 muokkautuu ja toimii jousena, jolloin laitteisto, etenkin runkoon 14 kääntyvästi asennettu tela 1 alkaa värähdellä. Värähtely muokkaa telapinnoitetta 13 lisää, jolloin värähtely voimistuu ja tela 1 joutuu resonoivaan tilaan. Tavanomaisissa ratkaisuissa tästä on ollut seurauksena se, että ajonopeutta on ollut 10 pakko muuttaa, koska värähtelyä ei ole muuten saatu vaimenemaan. Keksinnössä tämä värähtelyn vaimentaminen on kuitenkin hoidettu siten, että värähtelevän telan 1 laakeri-pesään 2 on asennettu keksinnön mukainen automaattisesti virittyvä dynaaminen vaimennin, jota on lähemmin kuvattu piirustuksen kuviossa 2.

15 Kuten kuviossa 2 on esitetty, on keksinnön mukainen laitteisto periaatteeltaan erittäin yksinkertainen. Periaatteessa keksintö muodostuu värähtelevään kohteeseen eli tässä tapauksessa telan 1 laakeripesään 2 asennetusta sinänsä tunnetusta dynaamisesta vaimen-timesta, joka käsittää värähtelevään kohteeseen 2 jousen 3 avulla ripustetun massan 4. Kuvion 2 esityksessä jousena on laakeripesään 2 kiinnityselinten 5 avulla jäykästi 20 asennettu tanko 3, joka kuvion esimerkissä on lisäksi varustettu kiertein. Massana toimii paino 4, joka on asennettu tangolle 3 ja jota voidaan kierteiden avulla tangon 3 pituussuunnassa siirtää siten, että painon 4 etäisyys a laakeripesästä 2 on säädettävä. Kuten edellä on jo kertaalleen tuotu esiin, on kyseessä näin ollen sinänsä tunnettu dynaaminen vaimennin. Dynaamisen vaimentunen mitoituksen perusyhtälö on yksinkertaisesti: 25 k/m = Ω , jossa k = jousen eli tässä tapauksessa tangon 3 jousivakio, m = painon 4 massa ja Ω = värähtelevän kohteen eli laakeripesän 2 kulmanopeus.

Dynaamisen vaimentunen vaikutus perustuu siihen, että kyseisen vaimentunen ominaistaajuus viritetään samaksi kuin ongelmallinen herätetaajuus. Tässä yhteydessä on syytä 30 tuoda esiin, että ongelmallisia herätetaajuuksia voi olla useita toisistaan poikkeavia, mutta eräässä esimerkissä, jossa käytetään kuvion 1 kaltaista liimapuristintyyppistä 5 101320 päällystyskonetta, oli ns. alempi ongelmataajuus, jossa laakeripesien liike oli suurta, suuruusluokaltaan noin 50 Hz. Koska dynaamisen vaimentunen tehokas vaimennuskyky rajoittuu kuitenkin suhteellisen kapealle taajuuskaistalle, on selvää, että vaimentunen ominaistaajuutta on pystyttävä säätämään. Kun yleisesti tiedetään se, että esimerkiksi 5 kuvion 2 mukaisessa tapauksessa tangon 3 jousivakio k on kääntäen verrannollinen tangon pituuden kolmanteen potenssiin, on vaimentunen ominaistaajuutta helppo säätää säätämällä painon 4 etäisyyttä a laakeripesästä 2. Kun etäisyyttä a muuttamalla on vaimentunen ominaistaajuus saatu samaksi kuin ongelmallinen herätetaajuus, lakkaa laakeripesä 2 tärisemästä ja vastaavasti tangon 3 varassa oleva paino 4 alkaa täristä. 10 Tämä tarkoittaa sitä, että lisäjousen eli tangon 3 ja lisämassan eli painon 4 avulla muodostettu systeemi kehittää herätteelle vastakkaisessa vaiheessa olevan yhtäsuuren voiman, jolloin itse koneen värähtely lakkaa.

Mikäli kysymyksessä olisi jatkuvasti vakionopeudella käytettävä laite, saataisiin värähte-15 lyt hallintaan pelkästään sillä, että dynaamisen vaimentunen ominaistaajuus kertaalleen viritettäisiin oikealle tasolle. Paperikonesovelluksessa kuitenkin ajonopeudet ja siten myös tärinän taajuudet vaihtelevat. Dynaamisen vaimentunen täytyy täten olla varsin tarkasti säädettävissä. Keksinnöllisessä, kuvion 2 mukaisessa ratkaisussa säädettävyys on toteutettu siten, että laakeripesä 2, jonka värähtelyä halutaan vaimentaa, on varustettu 20 värähtelyanturilla 6. Värähtelyanturi 6 lähettää signaalia, joka vahvistetaan vahvistimella 7 ja välitetään edelleen värähtelyanalysaattorina toimivalle tietokoneelle 8, joka suodattaa ja analysoi värähtelytaajuudet ja etsii taajuuksista ongelmallisen herätetaajuuden, jonka se muuttaa säätösignaaliksi ja lähettää kyseisen säätösignaalin säätölaitteelle 9, joka siirtää painoa 4 tangolla 3. Säätölaite 9 on edullisesti esimerkiksi askelmoottori. 25 Laitteisto käsittää näin ollen suljetun säätöpiirin, joka jatkuvasti mittaa ja analysoi värähtelyttä ja tämän perusteella säätää dynaamisen vaimentunen ominaistaajuutta.

Kuvio 3 vastaa esitykseltään kuviota 2 siten, että myös tässä esimerkissä käytetään värähtelyanturia 6, joka mittaa ja tunnistaa laakeripesän 2 värähtelyt ja lähettää sen 30 mukaisesti signaalia, joka vahvistetaan vahvistimella 7 ja välitetään edelleen värähtely-analysaattorille 8. Värähtelyanalysaattori 8 muuttaa analysoimistaan värähtelytaajuuksista 6 101320 etsimänsä ongelmallisen herätetaajuuden säätösignaaliksi ja lähettää sen säätölaitteelle 9. Dynaaminen vaimennin poikkeaa tässä esimerkissä aiemmin esitetystä siten, että vaimennin käsittää laakeripesään 2 ripustetun jousen 3a, jonka varaan on ripustettu paino 4a, jonka massaa voidaan muuttaa. Itse jousi 3a on tässä vakiomittainen. Paino 4a 5 koostuu esim. kuvion 3 mukaisesti säiliöstä ja siinä olevasta nesteestä, jonka määrää säädetään pumpun 21 ja venttiilin 22 avulla. Säiliötä on merkitty viitemerkinnällä 23. Säätölaite 9 ohjaa näin ollen saamansa säätösignaalin perusteella kyseistä pumppua 21 ja venttiiliä 22 painon 4a säiliössä olevan nesteen määrän muuttamiseksi.

10 Kuviossa 4 on esitetty vielä eräs keksinnön sovellusmuoto, joka poikkeaa aiemmin esitetyistä. Tässä sovellusmuodossa dynaamisen vaimentunen jousi 3b käsittää tangon, joka on asennettu ja kiinnitetty laakeripesään 2 kuvion 2 esitystä vastaavalla tavalla. Vaimentunen paino 4b vastaa puolestaan rakenteeltaan ja toiminnaltaan kuvion 3 esitystä siten, että se koostuu säiliöstä ja siinä olevasta nesteestä, joka määrää säädetään pumpun 15 21 ja venttiilin 22 avulla. Kuvion 4 esityksessä paino 4b on kuitenkin asennettu jousen 3b varaan siten, että sen etäisyyttä a laakeripesästä 2 voidaan esimerkiksi vastaavalla tavalla kuin kuviossa 2 on esitetty, muuttaa. Näin ollen kuvion 4 esityksessä säädetään sekä painon 4b etäisyyttä a laakeripesästä 2 että painon 4b massaa.

20 Dynaamista vaimenninta voidaan ajatella sovellettavan myös onttojen putkimaisten •. telojen yhteydessä esimerkiksi siten, että dynaaminen vaimennin on sovitettu telaputken sisään. Tässä tapauksessa dynaaminen vaimennin voisi koostua kahdesta tai useammasta jousesta, jotka on kiinnitetty telaputken sisäpintaan ja joiden jousien varaan on dynaamisen vaimentunen paino kiinnitetty. Tällaisen vaimentunen säädettävyyttä voidaan 25 kuitenkin pitää hankalammin toteuttavana kuin aiemmin esitetyissä esimerkeissä.

Edellä keksintöä kuvattiin erityisesti liimapuristimen ja liimapuristintyyppisen päällystys-koneen yhteydessä. Vastaavantyyppisiä ongelmia esiintyy kuitenkin myös mm. soft-kalantereissa ja superkalantereissa ja myös näihin voidaan keksinnön mukaista laitteistoa 30 soveltaa. Ongelmalliset herätetaajuudet poikkeavat kuitenkin näissä sovelluskohteissa sekä toisistaan että kuvion 1 mukaisesta ratkaisusta.

7 101320

Edellä on keksintöä selitetty esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioihin viittaamalla. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu koskemaan pelkästään kuvioissa esitettyjä esimerkkejä, vaan keksinnön eri sovellusmuodot voivat vaihdella oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

5

Claims (11)

101320

1. Menetelmä värähtelyn vaimentamiseksi paperikoneessa tai paperin j älkikäsittely 1 ait-teessa dynaamisen vaimentunen avulla, joka käsittää värähtelevään kohteeseen jousen 5 avulla ripustetun lisäpainon, tunnettu siitä, että menetelmässä jatkuvasti mitataan värähtelevän kohteen (2) värähtelytaajuuksia yhdellä tai useammalla värähtelyanturilla (6), värähtelyanturin (6) antamat mittaussignaalit vahvistetaan vahvistimella (7) ja syötetään värähtelyanalysaattorille (8), joka tunnistaa ongelmallisen herätetaajuuden ja muuttaa kyseisen ongelmallisen herätetaajuuden säätösignaaliksi, joka syötetään säätölait-10 teelle (9), jolla muutetaan dynaamisen vaimentunen jousen (3,3b) jousivakiota ja/tai dynaamisen vaimentunen massaa (4a,4b) dynaamisen vaimentunen ominaistaajuuden saamiseksi olennaisesti samaksi kuin ongelmallinen herätetaajuus.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa dynaamisen vaimentunen jousi on 15 värähtelevään kohteeseen toisesta päästään kiinnitetty tanko (3), tunnettu siitä, että jousivakiota muutetaan muuttamalla lisäpainon (4) asemaa tangolla (3).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dynaamisella vaimentimella vaimennetaan nippikosketuksessa olevien telojen synnyttämää 20 värähtelyä, joista ainakin toinen tela on varustettu pehmeällä pinnoitteella.

4. Laitteisto värähtelyn vaimentamiseksi paperikoneessa tai paperin jälkikäsittely laitteessa dynaamisen vaimentunen avulla, joka käsittää värähtelevään kohteeseen (2) jousen (3,3a,3b) avulla ripustetun lisäpainon (4,4a,4b), tunnettu siitä, että laitteisto 25 käsittää värähtelevän kohteen (2) värähtelytaajuuksia jatkuvasti mittaavan yhden tai useamman värähtelyanturin (6), joka on sovitettu lähettämään mittaussignaalia, mittaussignaalia vahvistavan vahvistimen (7), värähtelyanalysaattorin (8), joka on sovitettu ottamaan vastaan värähtelyanturin (6) lähettämän ja vahvistimen (7) vahvistaman mittaussignaalin, tunnistamaan siitä ongelmallisen herätetaajuuden ja muuttamaan 30 kyseisen ongelmallisen herätetaajuuden säätösignaaliksi, sekä säätölaitteen (9), joka on sovitettu ottamaan vastaan värähtelyanalysaattorin (8) lähettämän säätösignaalin ja 101320 säätösignaalin perusteella muuttamaan dynaamisen vaimentunen jousen (3,3b) jousivakiota ja/tai dynaamisen vaimentunen massaa (4a,4b) dynaamisen vaimentunen ominaistaajuuden saamiseksi olennaisesti samaksi kuin ongelmallinen herätetaajuus.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että dynaamisen vaimentunen jousi (3,3b) on värähtelevään kohteeseen (2) olennaisesti vaakasuuntaan toisesta päästään kiinnitetty tanko, jonka varaan lisäpaino (4,4b) on asennettu, ja että säätölaite (9) on järjestetty muuttamaan dynaamisen vaimentunen jousen (3,3b) jousivakiota muuttamalla lisäpainon (4,4b) asemaa tangolla (3,3b). 10

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että dynaamiseen vaimentuneen kuuluva lisäpaino (4a,4b) käsittää jousen (3a,3b) varaan ripustetun, nesteellä täytettävän säiliön, jossa olevan nesteen määrä on säädettävä massan säätämiseksi. 15

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että säätölaite (9) on kytketty pumppuun (21) ja venttiiliin (22) nesteen määrän säätämiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että tanko (3) 20 on varustettu kiertein ja että lisäpainon (4) asema tangolla (3) on säädettävissä lisäpainoa (4) tangolla (3) kiertämällä.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 4-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että säätölaitteeseen (9) kuuluu askelmoottori tai vastaava dynaamisen vaimentunen massan 25 sijainnin muuttamiseksi. ? 10. Jonkin patenttivaatimuksen 4-9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on asennettu vaimentamaan nipin muodostavien telojen synnyttämää värähtelyä, joista nipin muodostavista teloista ainakin toinen on varustettu pehmeällä pinnoitteella 30 (9). 101320

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että dynaaminen vaimennin ja värähtelyanturit (6) on asennettu ja kiinnitetty telan laakeripesään (2). 101320