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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Erzeugung von Schwingungen, insbesondere für den Antrieb von Walzen in
der Papierindustrie.
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Vorrichtungen
zum Erzeugen von Schwingungen sind im Stand der Technik bekannt.
So kennt der Stand der Technik Vorrichtungen, bei welchen die Schwingungserregung
eines Gestells dadurch bereitgestellt wird, dass in dem Gestell
ein Unwuchtkörper gelagert
ist und zum Umlauf angetrieben wird. Über Lager, die den Unwuchtkörper mit
dem Gestell verbinden, werden die beim Umlauf auf den Unwuchtkörper wirkenden
Fliehkräfte
auf das Gestell übertragen,
so dass dieses gleich- oder gegenphasig mitschwingt.
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Um
insbesondere die Schwingung im Wesentlichen in einer vorgegebenen
Richtung bereitzustellen, ordnet man in einer zu dieser Richtung
parallel verlaufenden Ebene wenigstens zwei gegenüberliegende,
im Wesentlichen gleich große
Unwuchtkörper
an und treibt beispielsweise die beiden Unwuchtkörper gegenläufig bzw. gleichphasig an,
indem man sie über
entsprechende Zahnräder
verbindet. Die senkrecht zu der genannten Ebene auftretenden Fliehkräfte kompensieren
sich aufgrund dieser Anordnung gegenseitig, während die in der gewünschten
Richtung wirkenden Fliehkräfte
einander überlagern.
Bei einer solchen Anordnung der Unwuchtkörper werden die jeweils beidseits
der richtungsbestimmenden Ebene angeordneten Unwuchtkörper als „Gruppe" bezeichnet.
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Kombiniert
man innerhalb einer Vorrichtung mehrere solcher Gruppen von Unwuchtkörpern, so erhält man einen
Schwingungsgenerator, wie er beispielsweise auch im Bereich der
Bauindustrie für
das Einrammen oder Ziehen von Spundbohlen oder dergleichen im Boden
verwendet wird.
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Darüber hinaus
sind im Stand der Technik Vorrichtungen bekannt, die es ermöglichen,
die resultierende Beschleunigung des die Unwuchtkörper aufnehmenden
Gestells variabel auszugestalten, wobei hierzu die Größe des wirksamen
Unwuchtmomentes veränderbar
ist. Für
diesen Zweck unterteilt man beispielsweise die Unwuchtkörper in
zwei oder mehr gleich- oder gegensinnig umlaufende Teil-Unwuchtkörper. Diese
beiden Teil-Unwuchtkörper
laufen typischerweise mit veränderbarer
Phasendifferenz zueinander um, wobei sich bei gegenphasigem Umlauf mit
einer Phasendifferenz von 180° die
resultierenden Fliehkräfte
der Teil-Unwuchtkörper
gegenseitig aufheben und somit an dem Gestell selbst keine Schwingung
erzeugen. Laufen sie hingegen gleichphasig um, so addieren sich
die auf das Gestell wirkenden Fliehkräfte, so dass das beweglich
gelagerte Gestell eine entsprechende Schwingung entlang einer vorgegebenen
Richtung ausführt.
Durch Verdrehen der Relativstellung der beiden Teil-Unwuchtkörper zueinander
kann die Phasendifferenz zwischen den beiden Teil-Unwuchtkörpern verändert werden. Dies
kann gemäß dem Stand
der Technik sowohl durch manuelle Veränderung der Relativstellung
zwischen den Teil-Unwuchtkörpern,
als auch durch eine entsprechende automatisierte Vorrichtung während des
Betriebs erfolgen.
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Im
Stand der Technik wird hierzu eine Stellvorrichtung offenbart, mit
welcher über
ein entsprechendes Getriebe die Phasendifferenz zwischen den Teil-Unwuchten
veränderbar
ist, um hiermit die resultierende Schwingung der Vorrichtung zu
verändern.
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Im
Stand der Technik ist es jedoch nachteilig, dass insbesondere der
Einsatz von zusätzlichen
Verstelleinrichtungen notwendig ist, wodurch neben den höheren Kosten
bei der Herstellung, auch die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit
der entsprechend ausgestalteten Vorrichtungen durch diese zusätzlichen Bauteile
nachteilig beeinflusst wird. Ferner sind zusätzliche Antriebe notwendig,
deren Steuerung und Wartung einen zusätzlichen Aufwand erfordern. Schließlich wird
auch durch die zusätzlichen
Komponenten der umbaute Raum für
die Bereitstellung einer entsprechenden Vorrichtung größer, wobei
insbesondere beim Einsatz in der Papierindustrie und vor allem auch
beim Nachrüsten
an einer bereits existierenden Papiermaschine besonders kleine Ausführungsformen
den Vorteil eines flexibleren Einsatzmöglichkeit bieten.
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Darüber hinaus
erscheint es im Stand der Technik als nachteilig, dass die für den Antrieb
der Teil-Unwuchtelemente notwendigen Motoren unmittelbar auf dem
schwingenden Gestell angeordnet sind, wodurch die Motoren bzw. die
zum Betrieb notwendigen Versorgungsverbindungen einer entsprechend
hohen mechanischen Belastung ausgesetzt sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, die im Stand der Technik bekannten
Nachteile wenigstens teilweise zu reduzieren und insbesondere eine
kompakte Vorrichtung zum Erzeugen von Schwingungen bereitzustellen,
die, insbesondere bei den aggressiven Umgebungsbedingungen, wie
sie bei der Papierherstellung insbesondere im Blattbildungsbereich
auftreten, zuverlässig
und einfach zu warten ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch
1. Auch das Verfahren gemäß Anspruch
11 löst
die vorgenannte Aufgabe, wobei bevorzugte Ausgestaltungsformen der
Vorrichtung und des Verfahrens Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche sind.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die Vorrichtung zum Erzeugen von Schwingungen wenigstens
zwei rotierbare Walzenpaare auf, die wenigstens in einem Rahmen
angeordnet und in einem Gehäuse
aufgenommen sind. Die Walzen bzw. Walzenpaare sind in Bezug auf
ihre Rotationsachsen im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet,
wobei jedes Walzenpaar wenigstens einen Antrieb aufweist und wenigstens
eine Walze jedes Walzenpaares ein Unwuchtelement umfasst. Die Walzen
sind vorzugsweise in dem Rahmen drehbeweglich gelagert, wobei der
Rahmen wenigstens in eine Richtung längsverschieblich gelagert ist
und eine Abnahmevorrichtung aufweist, mit welcher beispielsweise
wenigstens eine extern zur Vorrichtung angeordnete Walze antreibbar
ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe für die Walzen bzw. Walzenpaare
im Wesentlichen ortsfest mit dem Gehäuse der Vorrichtung verbunden
sind und das Drehmoment des Antriebes mittels einer radialverschieblichen
Drehmomentkupplung auf die, mit dem Rahmen drehbeweglich verbundenen
Walzen übertragen
wird.
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Als
Walzen bzw. Walzenpaare für
die Erzeugung einer Schwingung werden gemäß der vorliegenden Erfindung
im Wesentlichen hohlzylindrische Walzen oder dergleichen verstanden,
die um eine Rotationsachse drehbeweglich angeordnet sind, wobei
wenigstens eine Walze, vorzugsweise ein Walzenpaar, jeweils mit
Unwuchtelementen ausgeführt ist,
die exzentrisch zur Rotationsachse der Walze mit einer vorgegebenen
Masse und Abstand zur Rotationsachse angeordnet sind.
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Bei
Rotation der Walzen mit den Unwuchtelementen entsteht durch die
resultierenden Fliehkräfte
ein Moment, welches über
die drehbewegliche Lagerung der Walze auf den Rahmen wirkt. Die
Unwuchtelemente des Walzenpaares werden für jede Walze als Teilunwuchtelement
ausgelegt, wobei pro Walzenpaar die Unwuchtelemente derart angeordnet sind,
dass wenigstens bei einer vorgegebenen Betriebsvariante, die durch
die einzelnen Unwuchtelemente erzeugten Fliehkräfte sich aufgrund ihrer Überlagerung
aufheben bzw. in wenigstens einer weiteren Betriebsart sich addieren
und damit zu insbesondere einer maximalen, auf den Rahmen wirkenden
Fliehkraft und entsprechendem Moment dienen.
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Selbstverständlich liegt
es auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass das erzeugte Moment, welches
zum Antrieb beispielsweise einer Walze verwendet wird, in einem
weiten Bereich möglichst
vollständig
variabel veränderbar
ist.
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Es
liegt selbstverständlich
auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass die Phasen der Teilunwuchtelemente
eines jeden Walzenpaares wenigstens manuell, vorzugsweise aber auch
durch ein entsprechendes Steuerelement, im Betrieb veränderbar sind.
Die Walzen eines jeden Walzenpaares sind im Wesentlichen zueinander
parallel angeordnet, wobei wenigstens eine Walze des Walzenpaares
einen Antrieb aufweist. Dieser Antrieb kann gemäß der vorliegenden Erfindung
ein elektrischer Motor, ein Hydraulikmotor oder ein pneumatischer
Motor sein, wobei gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung für
den Antrieb einer Walze ein Hydraulikmotor verwendet wird, dessen Drehzahl
veränderbar
ist. Dabei kann die Veränderung
der Drehzahl sowohl durch eine hydraulische Regelungsvorrichtung
erfolgen, als auch durch entsprechende Steuerelemente am Hydraulikmotor selbst
bewirkt werden.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden in der Vorrichtung zum Erzeugen
von Schwingungen zwei Walzenpaare mit je zwei Walzen eingesetzt,
wobei jede Walze ein Unwuchtelement aufweist, und die Walzen eines
jeden Walzenpaares über
eine Getriebeanordnung, beispielsweise eine Zahnradverbindung, drehbeweglich
vorzugsweise veränderbar
verbunden sind und eine Gruppe bilden und deren Rotationsachsen
im wesentlichen senkrecht zu der Hauptbewegungsrichtung des Gestells
angeordnet sind.
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Die
Walzenpaare sind gemäß der zuvor
dargestellten Ausführungen
in einem längsverschieblichen
Rahmen drehbeweglich gelagert, wobei die Längsverschieblichkeit des Rahmens
im Wesentlichen in eine Richtung erfolgt, die sich senkrecht zu der
Ebene ergibt, die durch die im Wesentlichen parallel zueinander
angeordneten Walzenpaare aufgespannt wird.
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Als
längsverschieblich
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Bewegung verstanden, die sich ausgehend von einer
Nulllage sowohl in positiver, als auch in negativer Richtung zu
dieser Nulllage entlang eines im Wesentlichen geradlinigen Weges ergibt.
Für die
Längsverschieblichkeit
ist hierzu der Rahmen gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform auf
einer hydrostatischen Linearführung
gelagert, welche vorzugsweise eine insbesondere verschleißarme und
wartungsarme Lagerung des Rahmens bereitstellt.
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Der
Rahmen selbst weist wenigstens eine Abnahmevorrichtung auf, die
beispielsweise als Pendelstütze
ausgeführt
ist und die Übertragung
von Querkräften
auf die angetriebene Walze verhindert bzw. wenigstens reduziert.
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Vorzugsweise
wird die zuvor beschriebene Vorrichtung für den Antrieb von Walzen wie
beispielsweise einer Brustwalze in der Papierindustrie verwendet,
um insbesondere bei der Papierherstellung in der fließfähigen Faserstoffsuspension
zu Beginn der Blattbildung Querkräfte einzuleiten. Hierzu greift die
vorbenannte Pendelstütze
im Wesentlichen axial an der zu bewegenden Walze an und überträgt in axialer
Richtung die von der Vorrichtung erzeugten Schwingungen auf die
rotierende Walze. Über
die Brustwalze und das hierum geschlungene Sieb wird die von der
Vorrichtung erzeugte Schwingung auf das Sieb und hierüber auf
die Faserstoffsuspension übertragen,
wodurch Querkräfte
bzw. Turbulenzen in der Faserstoffsuspension erzeugt werden, die
unter anderem auch zu einer Verbesserung der Formation des Papiers
(Verteilung der Papierbestandteile) während der Blattbildung verwendet
werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Antriebe für
die Walzen bzw. Walzenpaare ortsfest mit dem Gehäuse verbunden. Dies erfolgt
insbesondere unter dem Aspekt, dass hierdurch bei hydraulischen
Antrieben der Verschleiß und
die Belastung der mit dem Antrieb verbundenen Versorgungsleistungen
reduziert bzw. vermieden werden können. Hierzu sind die Antriebe
vorzugsweise kraft-, stoff- oder formschlüssig mit dem Gehäuse unmittelbar oder
indirekt verbunden. Die Übertragung
der von den Antrieben bereitgestellten Drehmomenten erfolgt gemäß der vorliegenden
Erfindung mit radialverschieblichen Drehmomentkupplungen, die zwischen der
Rotationsachse des Antriebes und der anzutreibenden Walze angeordnet
sind. Solche radialverschieblichen Drehmomentkupplungen sind im
Stand der Technik bekannt und werden als drehsteife Maschinenelemente
zur Übertragung
von Drehmomenten zweier Wellen verwendet, deren Fluchtstellung betriebsbedingt
nicht gewährleistet
ist. Hierzu weisen sie Lenkergruppen auf, die vorzugsweise in einem Winkel
von 90° zueinander
angeordnet sind, wobei die absolute Synchronisation der zu verbindenden Wellen
durch die Parallelität
innerhalb einer Gruppe sichergestellt wird.
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Die
Winkelgeschwindigkeit der angegebenen Wellen bleibt unabhängig vom
Versatz konstant. Der Wellenverlagerungsausgleich erfolgt gemäß dieser
Drehmomentkupplungen durch eine Schwenkbewegung der vorzugsweise
parallelen Lenkerpaare, ohne dass Rückstellkräfte auftreten, wodurch die Wellenlager
der verbundenen Wellen von Querkräften im Wesentlichen verschont
bleiben. Die Drehmomentenkupplungen werden vorzugsweise als Ganzmetallkupplungen
ausgeführt
und können
auch bei sehr geringen Abständen
der zu verbindenden Wellen verwendet werden.
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Die
Verbindung der Drehmomentenkupplung mit den Wellen erfolgt kraft-,
form- und/oder stoffschlüssig, wobei
insbesondere spielfreie Verbindungen verwendet werden. Neben einer
axialen Montage ist auch eine radiale Montage der Drehmomentenkupplungen
möglich,
wobei insbesondere der maximale Versatz der miteinander verbundenen
Wellen im Normalbetrieb nicht überschritten
werden soll.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist innerhalb des Gehäuses
für den
Rahmen wenigstens eine Zentrierungsvorrichtung vorgesehen, mit welcher
die relative Ausrichtung des Rahmens insbesondere für den Stillstand
bestimmt wird. Ferner weist die Zentriervorrichtung vorzugsweise
eine Vielzahl von Dämpfungseinrichtungen
auf, die gemäß der vorliegenden
Erfindung aus einer Gruppe ausgewählt werden, die Federn, Kunststoffe,
hydraulische Dämpfer,
pneumatische Dämpfer,
Kombinationen hieraus und dergleichen aufweist.
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Die
Dämpfungseinrichtungen
sind gemäß der vorliegenden
Erfindung in Bezug auf den Rahmen und dessen Längsverschieblichkeit derart
angeordnet, dass sie in Abhängigkeit
der Relativposition des Rahmens zum Gehäuse als Energiespeicher insbesondere
für die
Richtungsumkehr des Rahmens dienen. Hierzu werden die Dämpfungseinrichtungen im
Bereich der Wendepunkte des längsverschieblichen
Rahmens angeordnet und bewegen sich im Betrieb der Vorrichtung mit
dem Rahmen entlang eines vorgegebenen Weges zur Energieaufnahme
bzw. bei der Rückstellung
zur Energieabgabe vorzugsweise im Bereich der Wendepunkte. Die Länge und
die Form der Dämpfungseinrichtung
und deren aufgenommenen Energie wird entsprechend der Masse, des
Hubs und der Frequenz der Vorrichtung zur Erzeugung von Schwingungen
ausgelegt.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung weist die Vorrichtung Mittel zur Bestimmung von Prozessparametern
der Vorrichtung auf, wobei insbesondere die Drehzahl wenigstens
einer Walze, die Phasenlage der Walzen zueinander bzw. der Walzen untereinander,
der Exzenterschwerpunkt, die Temperatur, der Schmierungszustand
der Walzen in den Lagern, die Schwingung, der Hub, Kombinationen
hieraus und dergleichen, erfasst werden. Neben den für die Erzeugung
der Schwingung wesentlichen Parametern können somit auch Funktionsstörungen insbesondere
im Bereich der Lager durch beispielsweise Ausfall der Schmierung
bzw. Erhöhung
der Temperatur in den Lagern bestimmt werden, um ein rechtzeitiges
Eingreifen insbesondere vor Ausfall der Vorrichtung durch das Personal
bzw. durch entsprechende Steuerungs- bzw. Regelungssysteme zu ermöglichen.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung sind die Walzen eines Walzenpaares miteinander drehbeweglich verbunden,
wobei dies, wie bereits ausgeführt,
sowohl über
Getriebe, beispielsweise Zahnradverbindungen, als auch durch alternative Verbindungssysteme
bewirkt werden kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung auch Mittel zur Steuerung
und/oder Regelung der Hydraulikantriebe auf, mit welchen neben einer
veränderlichen
Last auch insbesondere die Umdrehungsgeschwindigkeit der Hydraulikantriebe
gesteuert oder geregelt werden.
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Als
Steuern wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Vorgang in einem System verstanden, bei dem eine oder
mehrere Größen als
Eingangsgrößen, andere
Größen als
Ausgangsgrößen aufgrund
der dem System eigentümlichen
Gesetzmäßigkeiten
beeinflussen.
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Als
Regeln wird ferner ein Vorgang verstanden, bei dem eine Größe, die
zu regelnde Größe, fortlaufend
erfasst und mit einer anderen Größe, Führungsgröße, vergleicht
und abhängig
vom Ergebnis dieses Vergleichs im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße beeinflusst.
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Zur
Steuerung bzw. Regelung der Hydraulikantriebe wird gemäß der vorliegenden
Erfindung bevorzugt eine Ventilvorrichtung verwendet, die in Abhängigkeit
der zu erzeugenden Drehfrequenz und der zu regelnden bzw. steuernden
Phasendifferenz zwischen den beiden Walzenpaaren die hydraulischen
Antriebe beispielsweise durch den Volumenstrom mit einer entsprechenden
Hydraulikflüssigkeit regelt.
Es liegt auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass in Abhängigkeit
vorgegebener Richtwerte lediglich eine Steuerung der Hydraulikantriebe
vorgenommen wird oder dass alternativ zu den verwendeten Hydraulikantrieben
entsprechende elektrische oder pneumatische Antriebe verwendet werden,
die eine entsprechende Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung zur Bestimmung
der Betriebsparameter der Antriebe bereit stellen.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung erfolgt bei der Verwendung von hydraulischen Antrieben
die Versorgung mit den notwendigen Hydraulikfluiden mittels einer
zentralen Fluidversorgungseinrichtung, die insbesondere für wenigstens
einen Abschnitt einer Papiermaschine wie beispielsweise dem Blattbildungsabschnitt
vorgesehen ist.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung zur Erzeugung von
Schwingungen derart ausgelegt, dass der Druck innerhalb des Gehäuses, welcher
wenigstens den Rahmen mit den entsprechenden Walzenpaaren umgibt,
größer ist
als der Umgebungsdruck, in welchem die Vorrichtung angeordnet ist.
Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Vorrichtung in
Bereichen verwendet wird, in denen aggressive Medien zugegen sind,
wie das beispielsweise bei der Papierherstellung im Bereich der
Blattbildung durch das Vorhandensein von Feuchtigkeit und Schmutz
der Fall ist.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird ferner auch durch ein Verfahren zum Erzeugen von Schwingungen
gelöst,
mit welchem insbesondere Walzen in der Papierindustrie angetrieben
werden. Das erfindungsgemäße Verfahren
weist neben den Antrieben ein erstes Walzenpaar mit einer ersten
Unwucht auf, wobei die Walzen mit dem Antrieb über eine radialverschiebliche
Drehmomentenkupplung verbunden sind. Ferner ist wenigstens ein zweites
Walzenpaar vorgesehen, das wenigstens eine zweite Unwucht aufweist
und ebenfalls mit einem hydraulischen Antrieb über eine weitere radialverschiebliche
Drehmomentenkupplung verbunden ist. Erfindungsgemäß wird bei
dem Verfahren zum Erzeugen von Schwingungen die Drehfrequenz wenigstens
eines Walzenpaares bestimmt und die Phasendifferenz zwischen dem
ersten und zweiten Walzenpaar ermittelt. In Abhängigkeit der Phasendifferenz
und dessen Veränderbarkeit
wird die Hubamplitude und die Hubfrequenz der Vorrichtung angepasst.
Erfindungsgemäß erfolgt
die Steuerung und/oder Regelung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
unter Verwendung eines zentralen Prozessleitsystems, wobei die Bestimmung
der Phasendifferenz zwischen den Walzenpaaren bzw. der hierin aufgenommenen
Unwuchten über
die Drehfrequenz und die Relativstellung der Unwuchten zueinander
erfolgt.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Erzeugen von Schwingungen werden die Antriebe, insbesondere
die hydraulischen Antriebe auch zum Abbremsen der rotierenden Walzenpaare,
insbesondere bei einer Schnellabschaltung verwendet.
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Dies
erfolgt in der Art, dass bei entsprechend hohem Druck des Hydraulikfluids
der Volumenstrom stark bzw. vollständig reduziert wird. Aufgrund
der Massenträgheit
der Unwuchten und der rotierenden bez. beweglichen Teile wird in
diesem Betriebszustand über
die Hydraulikantriebe Energie an die Hydraulikflüssigkeit abgeführt, wodurch
das System abgebremst wird.
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Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren
insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung erfolgt, wie sie
zuvor beschrieben wurde. Auch die Verwendung der zuvor beschriebenen
Vorrichtung für
insbesondere den Antrieb von Walzen in der Papierindustrie liegt
im Sinn der vorliegenden Erfindung, wobei insbesondere Brustwalzen
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Erzeugung von Schwingungen ausgestattet werden.
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Nachfolgend
wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
anhand einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung
durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung nicht auf eine
solche Ausführungsform
beschränkt,
sondern es vielmehr im Sinn der vorliegenden Erfindung liegt, Änderungen
vorzunehmen, um insbesondere auch in weiteren Bereichen wie beispielsweise
der Papierindustrie die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren
zu verwenden.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematisierte Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung
von Schwingungen, und
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2 eine
schematisierte Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von
Schwingungen mit Peripherieeinrichtungen.
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So
zeigt die 1 eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Erzeugen von Schwingungen, bei welcher zwei rotierende Walzenpaare 12 in
einem Rahmen 14 drehbeweglich angeordnet sind. Jede Walze 12 umfasst
ein Unwuchtelement 17. Gemäß der Darstellung in 1 gehören jeweils
zwei Unwuchtelemente und ihre entsprechenden Walzen zu einer Gruppe,
wobei die Relativposition der Umwuchtelemente zueinander einen Phasenversatz
von 180° Grad
aufweist. Dabei befinden sich die Unwuchtelemente des linken Walzenpaares
in der hier dargestellten Bewegungsposition auf dem zueinander weitest
entfernten Bewegungsabschnitt und bei dem rechten Walzenpaar auf
dem zueinander nahe gelegensten Bewegungsabschnitt. Beide Walzenpaare
sind gemäß des in
den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels
mit hydraulischen Antrieben versehen (siehe 2), welche über radialverschiebliche
Drehmomentkupplungen verbunden sind.
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Der
die rotierenden Walzenpaare aufnehmende Rahmen 14 ist längsverschieblich
im Gehäuse 16 angeordnet,
wobei gemäß der hier
dargestellten Ausführung
die längsverschiebliche
Lagerung des Rahmens 14 vorzugsweise mit hydrostatischen Lagern 19 erfolgt.
Es liegt selbstverständlich
auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass anstatt der hydrostatischen
Lager entsprechende alternative Lagersysteme verwendet werden, wie
sie im Stand der Technik bekannt sind.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist gemäß der in 1 dargestellten
Ausführungsform
wenigstens eine Zentriervorrichtung 22 auf, mit deren Hilfe
der längsverschiebliche
Rahmen insbesondere beim Abschalten der Vorrichtung in einer vorbestimmten
Position, vorzugsweise einer Mittelstellung, ausgerichtet wird.
Ferner dient die Zentriervorrichtung, die untere anderem eine Vielzahl
von Dämmungsvorrichtungen 24 umfasst,
als Energiespeicher für
den Wendebereich der periodischen Längsverschiebung des Rahmens
entlang seiner Gleitstrecke 30. Dabei ist vorzugsweise
die Dämpfungsvorrichtung
so angeordnet, dass sie wenigstens im Wendebereich, d.h. dem Abschnitt,
in welchem der Rahmen 14 dem Gehäuse 16 bei seiner
Schwingungsbewegung am nächsten
kommt, Energie aufnimmt und bei der entsprechenden Bewegungsumkehr
diese an den dann entsprechend zurückgleitenden Rahmen wieder
abgegeben wird. Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind dabei die Dämpfungseinrichtungen
derart gestaltet, dass sie insbesondere auch bei unvorhergesehenen
Betriebszuständen
eine ausreichende Kapazität
zur Dämpfung
der durch die mit den Unwuchtelementen 17 ausgerüsteten Walzenpaare 12 erzeugten
Kräfte
bereitzustellen. Dies kann einerseits durch die Anzahl bzw. auch
durch die Größe der entsprechenden
Dämpfungseinrichtungen 24 erfolgen.
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Die
in 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist ferner eine Abnahmevorrichtung 31 auf, die beispielsweise
als Pendelstütze,
die durch die Walzenpaare und die entsprechende Längsverschiebung
des Rahmens 14 erzeugte Schwingung auf beispielsweise eine
Brustwalze einer Papiermaschine überträgt. Dabei
ist darauf hinzuweisen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere
für den
axialen Antrieb einer Brustwalze in einer Papiermaschine verwendet
werden kann, da durch die mit dieser Vorrichtung erzeugten Querkräfte in der
Faserstoffsuspension, die mittels einem Stoffauflauf auf das die
Brustwalze umschlingende Sieb aufgebracht wird, eine Verbesserung
der Faserstoffverteilung erreicht wird.
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Gemäß der in 1 dargestellten
Ausführungsform
sind wenigstens die Walzenpaare 12 und der Rahmen 14 in
einem Gehäuse 16 aufgenommen, wobei
auch wenigstens ein Abschnitt der jeweiligen Zentriervorrichtungen 22 bzw.
der Dämpfungsvorrichtungen 24 innerhalb
des Gehäuses 16 aufgenommen
wird.
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Aufgrund
des möglichen
Einsatzes in der Papierindustrie wird ferner ein solches Gehäuse 16 beispielsweise
in Edelstahl ausgeführt,
um insbesondere eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit der Gesamtvorrichtung
bereitzustellen. Ferner können
innerhalb des Gehäuses
Elemente vorgesehen sein, die zur Reduzierung der Lärmemission
dienen.
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2 zeigt
eine schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung,
wobei neben den zuvor erwähnten
Elementen insbesondere die beiden Antriebe 18 und die radialverschiebliche Drehmomentenkupplung 20 zu
erkennen sind. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die in 2 dargestellte Position
im Wesentlichen die Nulllage, d.h. die Mittelposition der Walzenpaare
in Bezug auf deren Längsverschieblichkeit
wiedergibt, in welchem die entsprechend angetriebene Walze jeden
Walzenpaares 13 axial mit der Achse des Antriebs fluchten.
Erst durch den längsverschieblichen
Versatz der Walzenpaare bei Rotation kommt es auch zu dem entsprechenden Axialversatz
zwischen dem Antrieb 18 und den entsprechenden Walzenpaaren 12,
der gemäß der vorliegenden
Erfindung durch den Einsatz der radialverschieblichen Drehmomentenkupplung 20 ausgeglichen
wird.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
sind die beiden Antriebe 18 als Hydraulikmotoren ausgelegt,
welche über
die Leitungen 32 und 33 mit einer entsprechenden Ölversorgungseinrichtung
verbunden sind.
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Erfindungsgemäß ist ferner
vorgesehen, dass die beiden Hydraulikantriebe voneinander getrennt
ansteuerbar sind, wodurch insbesondere der Phasenversatz entsprechend
im Betrieb rotierenden Walzenpaare zueinander veränderbar
ist. Durch diese Konfiguration der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es möglich, im
Betrieb die erzeugten Schwingungen zu verändern und somit unterschiedliche
Betriebszustände
für die
Schwingungserregung der beispielsweise axial angetriebenen Brustwalze
bereitzustellen.