專利名稱：用于造紙機和紙板機的滾筒和衰減滾筒振動的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種滾筒、尤其是用于造紙機或紙板機的滾筒，所述滾筒帶有環(huán)繞的滾筒外周和軸向貫穿所述滾筒外周的固定的軛，其中滾筒外周可以通過至少一個壓力室內(nèi)的壓力徑向向外加載，且壓力室通過節(jié)流位置與壓力介質(zhì)管道連接。此外，本發(fā)明涉及用于衰減此類滾筒的振動的方法。
背景技術(shù)：
此類滾筒作為彎曲補償滾筒、浮動滾筒或靴滾筒(khutwalze)用于與配對滾筒形成輥隙。通常作為紙幅或紙板幅的纖維狀材料幅被引導通過輥隙，并在輥隙內(nèi)受到高的壓力且必要時也受到高溫。滾筒且尤其是滾筒外周在運行中例如由于非均勻性、各向異性或幾何缺陷且也由于紙張厚度波動而受到激勵力，所述激勵力導致滾筒外周的振動。所導致振動運動通常是小的，使其不直接造成干擾。不過，此振動運動在長時間后沖壓到滾筒外周內(nèi)，這導致進一步的振動放大。這一方面造成聽覺上可覺察的振動，即導致高的噪聲水平，而且也可導致材料幅的周期性厚度波動，即所謂的起楞(Barring)現(xiàn)象。滾筒外周的振動直接地或通過支撐元件傳遞到布置在壓力室內(nèi)的壓力介質(zhì)，所述壓力介質(zhì)來回地移動通過節(jié)流位置。在此，在節(jié)流位置中通過摩擦從系統(tǒng)中帶走振動能量， 使得實現(xiàn)振動的衰減。節(jié)流位置在此必須設計為使得足夠的油可脈動通過節(jié)流位置。為避免向壓力介質(zhì)管道的反向耦合，在EP1731668A1中建議了彎曲補償滾筒，其中壓力室通過節(jié)流位置首先與壓力空間連接，其中壓力空間通過節(jié)流位置連接在壓力介質(zhì)管道上。在壓力介質(zhì)管道和壓力室之間串聯(lián)地布置了壓力空間，所述壓力空間造成對壓力介質(zhì)管道的隔離。在此，壓力空間可具有部分地彈性的邊界壁，通過所述彈性邊界壁的彈性變形實現(xiàn)了另外的振動衰減。在DE102007051395A1中建議，借助于膜將撓曲調(diào)整滾筒的壓力室分為兩個室，其中朝向支撐元件的壓力室通過節(jié)流位置與壓力介質(zhì)管道連接，且以可壓縮介質(zhì)填充通過彈性壁與壓力室分隔的室。所述可壓縮介質(zhì)(例如為氣體)在此可通過連接管道引入到室內(nèi)。在此技術(shù)方案中，振動衰減一方面通過壓力介質(zhì)來回經(jīng)過節(jié)流位置來實現(xiàn)，且另一方面通過部分地界定了壓力室的彈性壁的運動來實現(xiàn)。在相對低的頻率和相對高的振輻下，此技術(shù)方案滿意地工作。但在例如150Hz至 IOOOHz的高頻率下，衰減器功率相對小，這可能由于通過節(jié)流位置的振動的相移導致。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，即使在高頻率下也實現(xiàn)很好的振動衰減。根據(jù)本發(fā)明，此技術(shù)問題在前述類型的滾筒中如下地解決，使得壓力室通過至少一個通道與至少一個具有可變體積的壓力空間連接。在此技術(shù)方案中，通過滾筒外周的振動移動的液壓流體可不僅來回移動經(jīng)過節(jié)流
3位置，而且也可來回移動經(jīng)過至少一個壓力空間內(nèi)的至少一個通道，所述壓力空間的體積通過相應的壓力波動改變。通道以及節(jié)流位置在此直接從壓力室發(fā)出。在此，并行地實現(xiàn)了多重振動衰減。因此，通過液壓流體來回移動經(jīng)過節(jié)流位置而實現(xiàn)了第一振動衰減，通過液壓流體來回移動經(jīng)過通道而實現(xiàn)了第二衰減，且通過壓力空間的體積變化即彈性變形實現(xiàn)了第三衰減?？傊?，以此實現(xiàn)了很有效的振動衰減，其中通過不同的衰減機制即使在高頻率下也保證了良好的振動衰減。以此，避免了起楞且延長了滾筒的壽命。在此，特別地有利的是壓力室布置在軛內(nèi)，其中在壓力室內(nèi)引入支撐元件，所述支撐元件可通過壓力室內(nèi)的壓力以安放側(cè)壓靠滾筒外周。在此，支撐元件通?？裳貜较蛟趬毫κ覂?nèi)引導且限定壓力室的側(cè)面邊界。在此，在支撐元件和壓力室的外周面之間可布置密封。支撐元件形成了壓力室的側(cè)面。在支撐元件的安放側(cè)上可形成油室，所述油室用于在支撐元件的安放側(cè)和滾筒外周的內(nèi)側(cè)之間形成油膜。此油膜可例如具有20 μ m至50 μ m的厚度，且非常粘稠，以至于幾乎不能通過其產(chǎn)生振動衰減。滾筒外周的振動因此直接傳遞到支撐元件上，所述支撐元件相應地與滾筒外周一起在壓力室內(nèi)振動，且因此振動傳遞到布置在壓力室內(nèi)的壓力介質(zhì)上。支撐元件可形成為靴滾筒的靴，但也可以的是將多個支撐元件在相應的多個壓力室內(nèi)軸向并排布置，從而得到撓曲補償滾筒。通過壓力室在軛內(nèi)的布置，壓力室可對外相對好地被密封。在此，在軛內(nèi)總是具有足夠的位置可供使用。壓力介質(zhì)管道可在此例如被沿軸向弓I導通過軛。在此，特別地有利的是壓力室、通道和壓力空間形成在一插入件內(nèi)，所述插入件布置在軛內(nèi)的容納部內(nèi)。插入件可例如由與軛不同的材料制成。在此，插入件也比整個軛更容易操作，因此壓力室、通道和壓力空間的整體結(jié)構(gòu)可簡單地實現(xiàn)。同時，對于具有帶有壓力室的軛的現(xiàn)有的滾筒，可通過使用插入件以簡單的手段改裝。優(yōu)選地，壓力空間通過可運動的和/或彈性的壁與填充了可壓縮介質(zhì)的室流體密封地分開。這提供了為壓力空間相對簡單地產(chǎn)生可變體積的可能性。例如氣體可用作可壓縮介質(zhì)，如空氣或氮氣。但也可使用彈性塑料材料。通過可壓縮介質(zhì)，可影響壁的變形和/ 或運動所要求的力，由此可設定到能夠?qū)崿F(xiàn)特別好的衰減的頻率。所述室也可形成在插入件中，其中壁與插入件形成為一體的部件。但室和/或壁也可用作至少一個另外的元件。壁可形成為彈性膜，但也可形成為薄的金屬帶或形成為復合帶。在優(yōu)選的構(gòu)造中，壓力空間形成為環(huán)形且環(huán)形地包圍壓力室，或提供分別形成為環(huán)段且環(huán)形地包圍壓力室的多個壓力空間。通過此設計，在滾筒徑向方向上的空間要求保持為很小，使得軛的直徑不必特別大。因此也可以在帶有相對小的直徑的滾筒中實現(xiàn)振動衰減。在此，可建議使得室總是分別比壓力空間位置更靠外。即使在使用多個壓力空間時， 通道的長度也可保持為相對短，其中，必要時甚至所有通道長度相等。以此，得到了動態(tài)性很強的系統(tǒng)。優(yōu)選地，在滾筒的徑向方向上并排布置了多個壓力空間。在很短且因此很小的結(jié)構(gòu)方式中，因此可包含有效工作的衰減器。如果壓力空間至少部分地具有不同的尺寸和/ 或壁或可壓縮介質(zhì)的特性不同，則可實現(xiàn)調(diào)整到不同的頻率。總之，因此可對于很寬的頻帶很有效地加以衰減。優(yōu)選地，所有壓力空間的壁通過柔性軟管形成為一體部件。因此，通過軟管實現(xiàn)了壓力空間和室之間的很可靠的密封。軟管在此可在不同的壓力空間內(nèi)不同地預張緊，使得可影響系統(tǒng)的衰減特性。優(yōu)選地，室具有壓力接頭或構(gòu)造為氣密密封的。在兩個技術(shù)方案中，例如空氣或氮氣的氣體可用作可壓縮介質(zhì)。如果室具有壓力接頭，則也可進行衰減特征的事后匹配。相比之下，氣密密封的設計的優(yōu)點是可實現(xiàn)幾乎無需維護的運行。在一個優(yōu)選實施形式中，帶有至少一個調(diào)節(jié)元件的通道和/或節(jié)流位置的數(shù)量和 /或橫截面積和/或長度是可變的，所述調(diào)節(jié)元件例如特別地形成為液壓、電氣、磁性或壓電調(diào)節(jié)元件。以此可使得系統(tǒng)能夠事后調(diào)諧到個別頻率。也可以的是在一定的時間段上對第一頻帶進行衰減，且在隨后的時間段對另外的頻帶進行衰減?？傊?，衰減可最大化，從而最終延長滾筒的壽命。在此，優(yōu)選的是在滾筒外周上和/或軛上和/或壓力室內(nèi)布置至少一個振動傳感器。借助于此振動傳感器，滾筒外周的振動可被直接確定且例如用于控制調(diào)節(jié)元件。以此可實現(xiàn)衰減最大化。優(yōu)選地在壁上提供致動器，特別是壓電元件。通過致動器可有針對性地使壁產(chǎn)生振動，所述振動對于由滾筒外周產(chǎn)生的振動起反作用。因此可實現(xiàn)主動振動衰減。也可以通過致動器影響壁的剛性，從而可影響衰減行為。此任務通過前述類型的方法如下地解決，S卩，使壓力空間、通道、節(jié)流位置和室的尺寸取決于滾筒外周的至少一個振動頻率確定。以此可保證在中間頻率區(qū)域內(nèi)的有效的振動衰減。在多個壓力空間的情況下，衰減也可以在很寬的頻帶上實現(xiàn)。在此，特別地優(yōu)選的是將不同的壓力空間和/或壓力室調(diào)諧到一定的頻率。總之， 以此可在很寬的頻帶上實現(xiàn)衰減。優(yōu)選地，滾筒的振動通過傳感器記錄，且通道和/或節(jié)流位置的數(shù)量、長度和/或橫截面積取決于振動而改變。因此，實現(xiàn)了對振動衰減的主動調(diào)節(jié)。以此可將振動衰減最大化，使得滾筒的壽命延長。優(yōu)選地，使用致動器在壁內(nèi)引入振動。即不僅實現(xiàn)被動振動衰減，而且通過借助于致動器引入振動而進行主動振動衰減。振動衰減不再僅限制于相應地調(diào)諧的頻率，而是也可以對另外的頻率衰減?？傊蓪⑺p最大化。


本方面在下文中根據(jù)優(yōu)選實施例結(jié)合附圖描述。各圖為圖1示出了經(jīng)過軛的橫截面；和圖2示出了帶有室的壓力空間的詳細視圖。
具體實施例方式圖1在橫截面中示出了帶有固定的軛1和環(huán)繞的滾筒外周2的滾筒。軛1在此軸向貫穿滾筒外周2，在根據(jù)圖1的圖示中即從左向右貫穿。滾筒外周2借助于支撐元件3徑向向外擠壓。支撐元件3為此以安放側(cè)4靠放在滾筒外周2的內(nèi)側(cè)5上。支撐元件3在其安放側(cè)4上具有壓力袋4，容納在所述壓力袋內(nèi)的油用于形成安放側(cè)4和內(nèi)側(cè)5之間的油膜。
支撐元件3用圓柱形突出7在壓力室8內(nèi)徑向可運動地被引導。壓力室8形成在插入件9內(nèi)，所述插入件9被接收在軛1內(nèi)的容納部10內(nèi)。壓力室8與壓力介質(zhì)管道12 通過節(jié)流位置11連接，所述壓力介質(zhì)管道12被向外引導通過軛1，且用于為壓力室8提供以處于壓力下的壓力介質(zhì)。通過壓力室8內(nèi)的壓力將支撐元件3相對于軛1的位置固定。通過提高壓力室 8內(nèi)的壓力，將支撐元件3徑向向外壓，且因此壓靠滾筒外周2。在壓力室8內(nèi)的壓力降低時，支撐元件3通過滾筒外周2的彈性以及壓在滾筒外周2上的配對滾筒的彈性徑向向內(nèi)運動。在支撐元件3的突出7和壓力室8的邊界之間必要時可提供密封件、特別是環(huán)形密封件。通道13從壓力室8的邊界壁發(fā)出，所述通道13將壓力室8與壓力空間14、15連接。壓力空間14、15在此示例中形成為環(huán)形，且環(huán)形地包圍壓力室8。在此，壓力空間14、 15在滾筒的徑向方向上并排布置。壓力空間14、15的每個通過彈性壁分別與室17、18分開。室17、18在此示例中也形成為環(huán)形，且包圍壓力空間14、15。壁16形成為彈性軟管，所述彈性軟管用作所有的壓力空間和室之間的壁。通過每個壓力空間的通道13的數(shù)量和尺寸，壓力空間能夠以簡單方式與不同的頻率匹配。因此，壓力空間14通過雙倍于壓力空間5的數(shù)量的通道與壓力室8連接。當然， 也可構(gòu)思其他比例。在圖1中示出的實施形式中，壓力空間14、15和其分別所屬的室17、18分別形成為環(huán)形。也可以的是壓力空間和其分別所屬的室布置為環(huán)形段的部分，使得多個壓力空間可位于相對于滾筒的相同徑向高度上，所述壓力空間可構(gòu)造得不同或相同。壁16也不必一定形成為連續(xù)的壁，而是也可使每個壓力空間14、15具有自身的壁。室17、18填充以可壓縮介質(zhì)。在本實施例中，室17、18可通過供給管道19填充以氣態(tài)介質(zhì)。以此，可個別地調(diào)節(jié)室17、18內(nèi)的壓力，以此實現(xiàn)與不同振動頻率的匹配。壓力室8與壓力空間14、15、室17、18、壁16和通道13形成在插入件13內(nèi)。為將插入件13固定在軛9內(nèi)，可使用通行的固定手段。在滾筒外周2相對于軛1振動時，也導致剛性聯(lián)接在滾筒外周2上的支撐元件3振動且相對于軛1沿徑向方向在壓力室8內(nèi)運動。以此，位于壓力室8內(nèi)的壓力介質(zhì)通過節(jié)流位置1往復移動。在節(jié)流位置11內(nèi)，系統(tǒng)通過摩擦吸收能量。以此實現(xiàn)了振動衰減。節(jié)流位置11的尺寸在此對于在哪個頻率下實現(xiàn)有效振動衰減具有大的影響。如果節(jié)流位置 11過小，則僅少量油可通過節(jié)流位置，使得壓力室內(nèi)的壓力介質(zhì)起彈簧作用，其中節(jié)流位置僅具有低的衰減效果。如果節(jié)流位置過寬，則通過節(jié)流位置所導致的流動阻力也低，使得僅可實現(xiàn)小的衰減。因此，僅通過節(jié)流位置11不實現(xiàn)有效的衰減。振動衰減的改進借助于通過彈性壁16與室17、18分開的另外的壓力空間14、15 實現(xiàn)。壓力空間14、15由于壁的彈性變形而具有可變體積。壓力空間14、15相互氣密密封地分開，但其中存在通過管道13與壓力室8的連接。帶有相應的室17、18和壁16的壓力空間14、15的每個因此可個別地調(diào)諧到一定的頻率。壓力空間14、15與室17、18和通道13共同起到“赫姆霍茲諧振器”的作用，以之可有效地衰減滾筒外周2的振動以及布置在壓力室8內(nèi)的壓力介質(zhì)的壓力脈動。位于通道13和壓力空間14、15內(nèi)的壓力介質(zhì)在此限定了振動系統(tǒng)的質(zhì)量。通過壁16的彈性以及布置在室17、18內(nèi)的介質(zhì)的可壓縮性的組合限定了彈簧彈性。帶有室17、18、彈性壁16以及通道13的壓力空間14、15因此形成了脈動衰減器，其中通過對壓力空間體積、壁以及通道 13的構(gòu)造和尺寸的特征數(shù)據(jù)的調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)對于一定頻率的調(diào)諧。在多個壓力空間14、15 時，因此可在寬的頻帶上實現(xiàn)調(diào)諧。衰減特征此外也可受到壁的預應力或壁的厚度影響，以及也受到所述室中的壓力影響。在圖2中圖示了帶有通道13和室18的壓力空間15的剖面放大圖，其中在壓力空間15和室18之間布置了彈性壁16。在此，通道13開口到壓力室8的邊界壁內(nèi)。壓力空間 15因此通過通道13與壓力室8直接連接。壓力空間15形成在具有容納部的插入件9內(nèi)，所述插入件9插入在附加元件20 內(nèi)。附加元件20具有形成室18的空腔21?？涨?1在附加元件20的朝向壓力空間15的側(cè)上具有壁16，所述壁16在此實施例中由金屬帶形成。壁16因此將室18與壓力空間15 分開。在此，在附加元件20和插入件9之間布置了至少一個密封件22。附加元件20在背離壓力空間的側(cè)上具有接頭23，通過所述接頭23可將可壓縮介質(zhì)引入到空腔21或室18內(nèi)。以此影響了壁16的可振動性。附加元件借助于僅以符號圖示的固定裝置27固定在插入件9內(nèi)。在壁16上安裝了形成為壓電陶瓷的致動器M，所述致動器M用于使壁16振動， 其振動方向以箭頭25 J6標識。除主動引入振動外，致動器也可用于影響壁16的剛度。通過致動器M因此可主動改變室18以及壓力空間15的體積。以此可有針對性地影響由壓力空間、通道、壁和室形成的脈動衰減器，且將其調(diào)諧到希望的頻率。在此，可通過測量傳感器測量滾筒外周以及支撐元件的振動或壓力室8的壓力改變，其中所述壓力改變用于對脈動衰減器的調(diào)諧。在此，必要時可另外地建議借助于調(diào)節(jié)元件影響節(jié)流位置11的尺寸、即其自由橫截面。為此可使用另外的調(diào)節(jié)元件將單獨的通道封閉，從而可以另外地影響衰減特征。調(diào)節(jié)元件的運動在此可取決于各個直接測得的振動而進行。調(diào)節(jié)元件的控制也可從外部進行。每個壓力空間分別與室、通道和室與壓力空間之間的壁形成脈動衰減器，所述脈動衰減器可調(diào)諧到一定的頻率。在此，通過提供多個分別調(diào)諧到一定頻率的此類脈動衰減器，可在很寬的頻帶上實現(xiàn)衰減。通過脈動衰減器的圍繞壓力室的環(huán)形布置，在此很小的結(jié)構(gòu)空間可足以滿足要求。在此，脈動衰減器可集成在插入件內(nèi)，以此例如可實現(xiàn)滾筒的容易的改裝。
權(quán)利要求
1.一種滾筒、尤其是用于造紙機或紙板機的滾筒，所述滾筒帶有環(huán)繞的滾筒外周和軸向貫穿所述滾筒外周的固定的軛，其中，所述滾筒外周可通過至少一個壓力室內(nèi)的壓力徑向向外加載，且所述壓力室通過節(jié)流位置與壓力介質(zhì)管道連接，其特征在于，所述壓力室 (8)通過至少一個通道(13)與至少一個具有可變體積的壓力空間(14、15)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾筒，其特征在于，所述壓力室(8)布置在所述軛(1)內(nèi)，其中，在所述壓力室(8)內(nèi)引導支撐元件(3)，所述支撐元件C3)可以通過所述壓力室(8)內(nèi)的壓力以安放側(cè)⑷壓靠滾筒外周O)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滾筒，其特征在于，所述壓力室(8)、通道(13)和壓力空間(14、15)形成在插入件(9)內(nèi)，所述插入件(9)布置在所述軛(1)內(nèi)的容納部(10)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項所述的滾筒，其特征在于，所述壓力空間(14、15)通過可運動和/或彈性的壁(16)與以可壓縮介質(zhì)填充的室(17、18)流體密封地分開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項所述的滾筒，其特征在于，所述壓力空間(14、15)形成為環(huán)狀且所述壓力室(8)被環(huán)狀包圍，或提供多個形成為環(huán)段且環(huán)狀地包圍所述壓力室(8) 的壓力空間(14、15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中一項所述的滾筒，其特征在于，多個壓力空間(14、15)在滾筒的徑向方向上并排布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中一項所述的滾筒，其特征在于，所有壓力空間(14、15)的滾筒 (16)通過柔性軟管形成為一體部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中一項所述的滾筒，其特征在于，室(17、18)具有接頭03)或氣密密封地形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中一項所述的滾筒，其特征在于，帶有至少一個調(diào)節(jié)元件的通道(1 和/或節(jié)流位置(11)的數(shù)量和/或橫截面積和/或長度是可變的，所述調(diào)節(jié)元件尤其是構(gòu)造為液壓、電氣、磁性或壓電調(diào)節(jié)元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中一項所述的滾筒，其特征在于，至少一個振動傳感器布置在所述滾筒外周⑵上和/或所述軛⑴上和/或所述壓力室(8)內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中一項所述的滾筒，其特征在于，在所述壁(16)上設有致動器(M)、尤其是壓電元件。
12.一種用于衰減根據(jù)權(quán)利要求1至11中一項所述的滾筒的振動的方法，其特征在于， 所述壓力空間、通道、節(jié)流位置和室的尺寸取決于所述滾筒外周的至少一個振動頻率確定。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，不同的壓力空間和/或室被調(diào)諧到不同的頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述滾筒的振動通過傳感器記錄， 且通道和/或節(jié)流位置的數(shù)量、量和/或橫截面積取決于振動而改變。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中一項所述的方法，其特征在于，以致動器在壁內(nèi)引入振動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種滾筒、尤其是用于造紙機或紙板機的滾筒，所述滾筒帶有環(huán)繞的滾筒外周(2)和固定的軛(1)。滾筒外周(2)通過至少一個壓力室(8)內(nèi)的壓力徑向向外加載。壓力室(8)通過節(jié)流位置(11)與壓力介質(zhì)管道(12)連接。為在大的頻率范圍內(nèi)且即使在高頻率下也能實現(xiàn)振動衰減，壓力室(8)通過至少一個通道(13)與具有可變體積的壓力空間(14、15)連接。在此，壓力空間(14、15)、通道(13)、節(jié)流位置(11)和室(17、18)的尺寸確定取決于滾筒外周(2)的至少一個振動頻率。
文檔編號F16C13/00GK102191713SQ201110049958
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月2日
發(fā)明者喬切恩·尼曼 申請人:沃依特專利有限責任公司