用於調節兩個輥之間的縫隙中的力的裝置和方法

2023-05-19 05:41:41 1

專利名稱：用於調節兩個輥之間的縫隙中的力的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種裝置和一種方法，用於對在造紙機或紙板機的壓光機部使用的兩個輥之間的縫隙中的力進行調節。
背景技術：
在對例如紙幅材這樣的纖維狀幅材進行壓光時，特別是當使用軟輥、撓度補償輥或彈性輥時，在特定的運行時間之後會看到公知的「條痕(Barring)」現象。條痕是通過由於固有振動引起的壓光輥的不規則磨損而產生的。當壓光輥的位置以及作用在壓光輥和相鄰的輥之間的力通過固有振動而發生改變時，則通過在特定轉速範圍內發生的固有振動實際上可以由於不規則的機械負荷而在輥的表面上形成波浪型(Wellenmuster)。由此不能確保輥的圓形運轉。輥的不圓性除了會導致噪音水平提高之外，由於不圓的輥能夠在幅材表面形成壓痕，因此或早或晚會造成纖維幅材表面質量的惡化。這遲早會在幅材中形成清晰可辨的橫向條紋，由此不再能確保最終產品，例如紙幅材的表面質量達到要求。因此，可能需要在到達預定的維修日期之前就對部分或所有的壓光輥進行更換。由公開的專利文獻DE 10133888 Cl中已知一種用於驅動壓光輥的方法和一種壓光輥。根據該專利文獻，通過使輥相對於擠壓方向橫向偏移來抑制或防止由于振動而出現條痕現象。為此設置調節器，該調節器在至少一個輥上與振動吸收裝置和執行器連接，並在發生振動時改變輥的位置。專利文獻WO 2004/044316公開了一種方法，用於在造紙機和紙板機中在兩個長形的輥裝置之間的輥間隙中調節長形輥裝置的位置和/或力。根據該專利文獻，通過傳感器檢測輥裝置的固有振動，並利用數字液壓壓力調節器改變液壓裝置中工作流體的流體壓力和/或通量，從而抵消固有振動。這種數字液壓壓力調節器的工作方式例如在期刊Fluid Nr. 7-8, 2008S. 12，13中進行了準確的描述。為了增強該文獻的可讀性，下面對這種數字液壓壓力調節器的工作方式做非常簡短地概括性說明在簡單情況下，數字液壓壓力調節器由一排並聯的閥門組成，這些閥門只有開/ 關功能，也就是簡單的開/關切換閥，這種切換閥可以允許或中斷流通(Durchfluss)，並在整篇該文獻中被稱為閥門。這些閥門一方面全部連接到共同的供應管道，另一方面還全部連接到共同的輸出管道。這些閥門本身可以是常規的電磁閥，即具有電磁驅動的閥門。但是也可以選擇其他的驅動形式。通過連接或安裝節流元件或由閥門本身會注意到閥門在打開時會有不同的流量。例如，如果設置四個閥門，那麼每個單獨的、由對應的閥門選擇打開的出入口中的流速 Q相互之間的比例為1 :2:4: 8 ；當有更多閥門時，這個數列將相應地延伸。現在通過打開和關閉單個閥門或閥門組合(由計算機在數學模型的基礎上確定並選擇)，可以在輸出管道或與之相連的控制元件(Stellglied)中實現快速、精確的壓力調整。這通過用所建立的數字控制(近似)曲線代替以上所述的比例控制閥的模擬控制曲線來實現。由於去除了模擬比例閥的非線性性和/或滯後性，使得這條曲線可以是階梯形的近似直線，它允許快速和(幾乎)無過衝("Cberschwingungsfrei)地到達調節點 (Regelpunkt)。數字液壓調整的另一個優點在於，閥門或者打開或者關閉，S卩，為了在封閉(和未改變)的系統中保持額定壓力，將閥門簡單地關閉且沒有內部漏流。因此，與傳統的比例閥相比其明顯的差別在於，傳統的比例閥始終有液壓油流流過。對於例如造紙機中的液壓泵來說，這會不斷地消耗能源。由此可以看出，使用數字液壓壓力調節器能夠使液壓缸更少或更短時間地運行， 從而可以節省能源。此外，壓力水平的改變能夠在極短的時間內進行。在圖1中示例性示出的數字液壓控制元件配置有四個閥條(Ventilbank)，每個閥條都具有相同數目的閥門和/或節流閥。從圖1中可以看到這種例如可以用在造紙機中的液壓系統的示意圖。閥條也被稱為數字流量控制單元，並因此在圖1中以縮寫DFCU表示。圖1中的液壓系統由可以藉助兩個控制元件1、5移動的圓筒3構成，圓筒3相對於固定設置的圓筒7運動。控制元件1、5具有第一室A和第二室B。如果相對於各室B中的壓力提高各室A中的壓力，則使可移動的圓筒3相對於固定的圓筒7前進移動 (Zustellbewegung) 0與此相反，如果提高各室B中的壓力，則使可移動的圓筒3相對於固定的圓筒7後退移動。在此，分別為控制元件1、5配置具有相同結構的數字液壓調節器2、 4。為了實現前進移動，將位於兩個數字液壓調節器2、4中的閥條P-A的閥門打開，從而在用於在工作流體中產生液壓壓力的泵P和控制元件1、5中的室A之間建立連接。同時打開數字液壓調節器中閥條B-T的閥門，以在相應的室B和容器T之間為液壓流體建立連接。對於液壓流體而言，接通閥門可以產生特定的流量。為了後退移動，相應地打開兩個數字液壓調節器2、4中的閥條P-B和A-T，從而在泵P和控制元件中的室B之間建立連接。此外，還可以在泵和閥條之間設置壓力存儲器，根據需要通過泵向壓力存儲器提供液壓流體，從而在液壓系統中隨時都有最低的液壓壓力可用。在此，可以將容器T中的液壓流體提供給壓力存儲器。由於液壓流體可以通過閥條A-T、P-A、P-B、B_T沿兩個方向流動，因此可以在特定的運行狀態下接通閥條，從而將液壓流體從容器中吸取到室A或室B (T-A ;T-B)中。同樣， 還可以在特定的運行狀態下使液壓流體從室A或室B流到壓力存儲器或泵(A-P ；B-P)。由於每個閥條都具有多個同樣類型的閥門和節流器，因而存在數量非常多的不同的閥門開關組合或相應的流量。例如，如果每個閥條有六個閥門，則總計有212 = 4096種不同的閥門開關組合，或者說單對於前進移動就有4096種不同的流量，以及另4096種用於後退移動的流量。

發明內容
本發明的目的在於提出一種用於調節兩個輥之間的間隙中的力的裝置和方法，利用該裝置或方法可以有效地抑制有規律地出現的固有振動或其他振動。
本發明的目的通過一種用於調節兩個輥之間的間隙中的力的裝置和方法得以實現。在該裝置中，由各輥與其支承件一起構成輥系統。利用彈簧常數變化裝置可以在保持作用在輥之間的力和輥的位置的前提下，隨機或按照預定的順序改變每個輥系統的彈簧常數。在根據本發明的用於調節兩個輥之間的間隙中的力的裝置中，各輥與它的支承件一起構成輥系統。在保持作用在輥之間的力和輥位置的情況下，可以利用彈簧常數變化裝置隨機地或按照預定的順序改變每個輥系統的彈簧常數。通過改變輥系統(即輥連同其支承件)的彈簧常數，可以有效地抵消出現的固有振動，因為彈簧常數的改變同樣會造成輥系統的固有頻率的改變。基於這個原因可排除以下風險在特定的運行狀態(轉速，幅材速度)下發生的固有振動造成輥的不均勻的磨損。優選通過具有至少一個液壓缸的液壓裝置對每個輥進行支承和定位。因此，輥系統包括輥和至少一個液壓缸，液壓缸例如安裝在框架上。彈簧常數變化裝置能夠通過改變液壓缸工作室中的壓力來改變至少一個液壓缸的彈簧常數。壓力的改變通過保持由液壓缸施加的拉力或壓力來實現。例如，液壓缸的活塞直徑可以為100mm，行程為50mm，負載壓力為71bar，反向壓力 (Gegendruck)為lObar，利用該液壓缸可以實現50kN的拉力或壓力。另一方面，在負載壓力139bar、反向壓力IOObar下以同樣的氣缸同樣可以獲得50kN的力。在後一種情況下，氣缸具有明顯更高的剛度。通過改變液壓缸的剛度，可以同時改變液壓缸的彈簧常數，並由此改變整個輥系統的固有頻率，儘管由氣缸施加的拉力或壓力以及因此施加在兩個輥之間的間隙中的力將如同輥的位置一樣保持不變。因此，可以通過改變液壓缸的剛性而連續改變輥系統的固有頻率，並因此避免固有振動。用於改變系統彈簧常數的液壓裝置優選具有數字液壓壓力調節器。利用該調節器可以改變液壓缸工作室中工作流體的壓力。使用數字液壓壓力調節器改變工作流體的壓力是特別有利的，因為通過這種方式能夠在非常短的時間內實現準確的壓力變化。由此可以有效地確保工作室中的壓力發生變化，而不會對氣缸的拉力或壓力或者輥的位置產生不利影響。優選在液壓裝置中設置供氣裝置和排氣裝置，以通過向作為工作流體使用的液壓液體中輸入空氣或其他適宜的氣體或將氣體從中排出來改變液壓缸的彈簧常數。對於前面所描述的過程，可以替代地或附加地通過向液壓液體中輸送空氣或氣體，或者從工作液體中排出空氣或氣體，來改變液壓缸的剛度，並進而改變其彈簧常數，因為液壓缸的剛度取決於液壓缸中液體的可壓縮性、表面和體積。因此，向液壓缸中通入氣體或從液壓缸中排出氣體會導致液壓缸的剛度以及彈簧常數的減少/增加。相應地會因此改變輥系統的固有頻率，並進而降低發生會導致輥表面的損壞的固有振動的風險。優選當存在預先設定的運行條件時改變輥系統的彈簧常數。例如，當輥達到特定的轉速或幅材達到在其中曾確定出固有振動的特定速度範圍時改變彈簧常數。替代地，還可以在例如每秒或每分鐘多次的有規律的時間間隔內、在無規律的時間間隔內或連續地改變彈簧常數。在本發明的意義下，連續意味著彈簧常數在發生變化後直接無停頓地立即再次變化。
因此，在特定的運行條件下可以有針對性地抑制固有振動的發生，或者在整個運行持續期間能夠預防性地防止這種情況發生。優選一個或兩個輥可以是壓光輥、撓度補償輥、具有彈性表面的輥、軋輥或氣缸。根據本發明的裝置特別優選應用於具有壓光部的造紙機或紙板機中，但也可以廣泛應用在所有的機器中，在這些機器中在兩個輥、捲筒或氣缸之間構成有間隙。因此，根據本發明的這種裝置特別應用於擠壓部、烘乾部、塗布裝置、膠水塗覆裝置、卷取機和/或卷繞機(成卷機，退卷機)中。


下面將參照附圖，通過對優選實施方式的描述說明本發明的其他優點和特徵。在附圖中圖1示出了用於說明數字液壓壓力調節器的工作方式的示意圖；圖2示出了數字液壓壓力調節器的數字流量控制單元的示例性結構的示意圖；圖3示出了根據本發明的用於調節兩個輥之間的間隙中的力的裝置的實施例的示意圖；圖4示出了根據本發明的用於調節兩個輥之間的間隙中的力的裝置的第二實施例的示意圖；圖5示出了根據本發明的用於調節兩個輥之間的間隙中的力的裝置的第三實施例的示意圖。
具體實施例方式現在根據圖3、圖4和圖5對本發明的優選實施方式進行說明。圖3根據第一個實施例概略示出了用於調節在兩個輥101和151之間構成的間隙中的力的裝置的結構。輥101藉助液壓缸105支承在造紙機或紙板機中壓光機的未示出的框架上。為了調整輥的位置以及為了調整作用於兩個輥101和151之間的間隙中的力，輥 101通過活塞杆113與液壓缸105的活塞109連接。活塞109是雙重作用的液壓活塞，並且受到液壓缸105的兩個被活塞109分開的工作室107、111所施加的壓力。輥101、活塞杆 113和液壓缸形成根據本發明的輥系統。工作室107、111中的壓力通過數字液壓閥條來設置，液壓閥條被概略地示出並利用附圖標記103標示。為每個壓力室設置八個閥門和/或節流器，它們通過液壓管道117 和115與工作室111或107連接。用於向數字液壓閥條103通入或排出液壓流體的供給裝置沒有示出，其例如為用於液壓流體的泵、容器和相應的管線。此外，數字液壓閥條通過導線119與控制單元100連接。根據本發明，數字液壓閥條103能夠實現液壓數字壓力調節器的功能。控制單元100通過數字液壓閥條103將工作室107、111中的壓力設置為，通過活塞杆113以預定的壓力使輥101處於與輥151相對貼靠在一起的位置。在壓光機運行期間，控制裝置控制數字液壓閥條103，使得在工作室107和111中壓力連續變化。但是在此，工作室107中的負載壓力和工作室111中的反向壓力總是彼此調協，使初始設置的力不變。因此，無論是輥101的位置還是在輥101和輥151之間的間隙中佔優勢的力都相應地保持不變。通過在工作室107和111中的壓力變化同樣可以使液壓缸105的剛度變化。因此，隨著工作室107和111中壓力的改變也會使液壓缸105的彈簧常數改變。但由此還會使藉助於液壓缸105支承在未示出的框架上的輥101的輥系統的固有頻率改變。通過改變固有頻率可以防止在保持不變的運行條件下發生固有振動，這種固有振動可能會最終損壞輥101或輥151的表面。由此可以確保對由固有振動造成的條痕的抑制，並能夠保證在壓光機中被壓光的紙幅材的表面質量。圖4示出了本發明的第二個實施例。在對圖4的說明中，對在圖3的說明中已知的元件用相同的附圖標記進行標示，並避免重複說明。根據該第二實施例，液壓缸105還具有接口 121和123，通過這些接口將例如空氣等的氣體引入工作室107和111中，或從中排氣體。空氣在工作室107和111中與在那裡的液壓液體混合。由於增加了空氣的可壓縮性，隨著越來越多的氣體被導入工作室107和 111中，液壓缸105的剛度越來越小。由此同樣還導致液壓缸105的彈簧剛度降低，並且使輥101的輥系統的固有頻率發生改變，從而可以防止發生固有振動。在下面所描述的圖5中也用相同的附圖標記對在圖3和圖4中已知的元件進行標示。對這些元件也不再重複說明。當根據第二實施例工作室107和111中的壓力由液壓泵125、127產生，並且不使用數字液壓壓力調節器時，由圖5可以看到第一實施例和第二實施例的結合。代替直接通過液壓泵125和127設置液壓缸105的工作室107和111中的壓力，在根據圖5的第三實施例中，工作室107和111中的壓力通過數字液壓閥條103來調節。由此，由此既可以通過數字液壓閥條103也可以通過利用接口 121和123導入和排出空氣，通過改變工作室107 和111中的壓力來改變液壓缸105的剛度。雖然該實施例只是描述了輥101的輥系統的彈簧常數的變化，但應該指出的是， 輥151的輥系統的彈簧常數也能夠以相同或類似的方式變化。特別是在造紙機或紙板機的壓光機中的應用中有利的是，所有會因為條痕而有危險的輥，特別是具有軟表面的輥，例如撓度補償輥或鍍膜輥，都可以設置在具有根據本發明的彈簧常數可改變的輥系統中。在該實施例的範圍內，描述了利用液壓缸的支承，但本發明也特別有利地適用於利用多個液壓缸來支承輥的輥系統中。當這樣使用多個液壓缸時，有可能同時或在不同時間內改變所有液壓缸的各個工作室中的壓力。在此，在各個彼此相當的工作室中可以總是由相同或不同的壓力為主導。因此，各個液壓缸的剛度可以是始終相同或彼此不同的。特別是在不同的時間改變壓力和/或以不同的剛度調整各個液壓缸時，輥系統可以具有更大的固有頻率範圍。由此可以可靠地確保，在有關的輥系統中只出現微不足道的固有振動，或根本沒有固有振動。
權利要求
1.一種用於在兩個輥(101 ；151)之間的間隙中對力進行調節的裝置，其中，各輥(101) 與其支承件(10 —起構成輥系統，其特徵在於，具有彈簧常數變化裝置(100，103 ；100, 125，127，121，123 ；100,103，121，123)，該彈簧常數變化裝置設置為，在保持作用在所述輥 (101 ；151)之間的力和所述輥(101)的位置的情況下，隨機或按照預定的順序改變所述輥系統的彈簧常數。
2.如權利要求1所述的裝置，其中，通過具有至少一個液壓缸(105)的液壓裝置實現所述輥(101)的支承件(105，113)和輥(101)的定位，從而使所述輥系統包括所述輥(101) 和至少一個液壓缸(105)，以及所述常數變化裝置(100，103 ；100，125，127，121，123 ；100， 103,121,123)設置為，在保持由所述液壓缸(10 施加的拉力或壓力的情況下，通過改變所述液壓缸(10 的工作室(107，111)中的壓力來改變該至少一個液壓缸(10 的彈簧常數。
3.如權利要求2所述的裝置，其中，在所述用於改變系統的彈簧常數的液壓裝置中設置數字液壓壓力調節器(103)，通過該數字液壓壓力調節器可以改變所述液壓缸(105)的工作室(107，111)中工作流體的壓力。
4.如權利要求2或3所述的裝置，其中，所述用於改變所述輥系統的彈簧常數的液壓裝置具有供氣裝置(121)和排氣裝置(123)，通過所述供氣裝置和排氣裝置，可以將空氣或其他氣體輸入到所述液壓缸(105)的工作室(107，111)中作為工作流體使用的液壓液體中， 或從液壓液體中排出。
5.如前面任一項權利要求所述的裝置，其中，所述常數變化裝置(100，103;100，125， 127，121，123 ；100,103，121，123)設置為，在存在預先設定的運行條件時，以有規律或無規律的時間間隔或者連續地改變所述輥系統的彈簧常數。
6.如前面任一項權利要求所述的裝置，其中，一個或兩個輥(101；151)是壓光輥、撓度補償輥、具有彈性表面的輥、軋輥或氣缸。
7.一種造紙機或紙板機，具有壓光部和至少一個如權利要求1到6中任一項所述的裝置。
8.一種用於調節兩個輥(101 ；151)之間的間隙中的力的方法，其中，各輥(101)與其支承件(105) —起構成輥系統，其特徵在於，在保持作用在所述輥(101 ；151)之間的力和所述輥(101)的位置的情況下改變所述輥系統的彈簧常數，其中，隨機或按照預定順序地改變所述彈簧常數。
9.如權利要求8所述的方法，其中，通過液壓裝置的至少一個液壓缸(105)實現輥的支承件(105，11 ，並通過所述液壓缸(10 工作室(107，111)中液壓液體的壓力變化來改變所述系統的彈簧常數。
10.如權利要求9所述的方法，其中，通過數字液壓壓力調節器(103)實現所述液壓流體的工作室(107，111)中的壓力變化。
11.如權利要求9或10所述的方法，其中，通過向作為液壓流體使用的液壓液體輸入和 /或從中排出空氣或其他氣體來實現所述系統的彈簧常數。
全文摘要
在一種用於調節兩個輥(101；151)之間的間隙中的力的裝置中，輥(101)與其支承件(105，113)一起構成輥系統。利用彈簧常數變化裝置(100，103)可以在保持作用在輥(101；151)之間的力和輥(101)的位置的情況下，隨機或按照預定的順序地改變每個輥系統的彈簧常數。
文檔編號D21G1/02GK102191714SQ2011100596
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月9日 優先權日2010年3月9日
發明者亞尼·哈科拉, 米卡·維爾揚馬, 維萊·霍波寧 申請人:美卓造紙機械公司