用于造纸机或纸板机的基底装置 【技术领域】
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于造纸机或纸板机或等效机构的基底装置。
背景技术
纤维幅机(fibrous web machines)，尤其是造纸机或纸板机包括不同的部件和设备，例如诸如砑光机的精加工设备，该砑光机用于对纸幅表面进行上光且使纸幅表面平滑。取决于纸幅所需的表面质量和纸幅预期的用途，存在有多种类型的造纸机或纸板机的部件和设备，例如砑光机。从造纸机或纸板机的部件/设备，例如砑光机的性能来看，其在动态和静态的条件下均尽可能稳定地支撑在建筑物上，尤其是其下部支撑在地面是很重要的。关于这一点，动态稳定性是指干扰动态激振不通过地面进行传导，且地面的阻尼特性是稳定的；静态稳定性是指地面在承载施加于其上的载荷时能保持其形状。在现有技术的应用中，一个大的问题是，由于不利的或未知的地面条件而很难使基底足够稳定。不稳定地支撑会引起许多问题，其中包括可能发生运行状态下干扰振动的增大和支撑位置的永久改变。
现有技术中的造纸机或纸板机的另一问题是，当不同的部件/设备支撑于同样的基底上时，所述不同的部件/设备的振动可能会引起振动的相互作用，而所述振动的相互作用可能会导致整个机器的周期振动或混乱振动的行为。
关于现有技术的状态，可以参考欧洲专利EP0972879，该专利中披露了一种用于纸幅或类似材料的砑光机组件，该砑光机包括底部受支撑的框架，该框架还包括安装于其上的至少五个辊子，所述辊子之间形成有压区，并且所述辊子具有位于近似平行于框架而延伸的同一平面内的轴线，该同一平面与水平方向成一定角度。除了下支撑表面之外，该框架还具有上支撑表面，通过所述上支撑表面和下支撑表面，该框架可以支撑于连接在建筑物上的下安装面上，且支撑于连接于建筑物上的上安装表面上。然而，由于砑光机的附属装置在动态和静态的条件下均固定，因此通过这种已有技术的装置不能解决由于不利的和未知的地面情况而在砑光中存在的上述问题。
如现有技术的状态所知，在造纸机或纸板机的部件/设备的底部会发生例如频率为20Hz的振动，而该振动在诸如多辊砑光机的高结构中会引起结构的早期疲劳，并且最糟的是，会引起过程干扰和结构断裂。如现有技术的状态所知，已经进行了各种尝试来解决该问题，例如通过在造纸机或纸板机中的具有高结构的部件/设备的上部安装被动阻尼器，从而将上述振动频率调整为给定的所需频率，典型地为7Hz到9Hz。通过使用这种装置，已经进行了各种尝试用于控制造纸机或纸板机的部件/设备自身中的上述频率的机器方向竖直振动，但却不可能全面地控制振动。
使得地面或基底条件变得有利需要很高的成本。随着机器速度的提高，在将机器连接到基底上的传统方式中，对于基底的要求进一步增加了建筑物的成本。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种用于纤维幅机，例如造纸机或纸板机的基底装置，通过该装置可以消除或至少减少现有技术中所知装置的缺陷。本发明的目的是提供一种用于造纸机或纸板机或等效机构的基底装置，在该装置中，可以消除或至少减小与不利的或未知的地面条件相关联的问题，从而在动态和静态的条件下充分稳定地支撑。
本发明的目的是提供一种基底装置，该基底装置可以全面地考虑振动。
本发明的目的是提供一种基底装置，该基底装置能够以低成本和结构简单的方式控制该部件/设备自身的振动。
为了达到上述的及后面将要描述的目的，根据本发明的用于造纸机或纸板机或等效机构的基底装置的主要特征在于权利要求1的特征部分所述的内容。
根据本发明的用于造纸机或纸板机或等效机构的基底装置这样实现，即，在大型坚固的基座，例如混凝土板上制造基底。该块状基座优选为钢筋混凝土，在该混凝土的组成材料中可具有阻尼材料，且取决于地面的静态承载能力，该块状基座的重量例如是部件或设备重量的两倍，该部件或设备例如可以是造纸机或纸板机或等效机构中的砑光机。这样的块状基座形成了用于造纸机或纸板机的部件或设备的基底的静质量，该静质量自身内不包含激振。基座通过可移动的联结件依次支撑于建筑物的基底上。可移动的联结件使得基座可以水平和竖直运动，通过液压致动器可以使用沿竖直方向的可控件实现静态对准。尽管在基底内可能发生变化，例如不均匀的下沉，但该可移动的联结件使得造纸机或纸板机的部件/设备可以保持在所需的位置。本发明中使用的动态阻尼控制是基于造纸机或纸板机的部件/设备(例如砑光机)的振动的识别，以及基于利用粘性阻尼的摩擦特性的改变而最小化这种振动。本发明中使用的弹簧件和阻尼件的动态特性是受控和可控的，从而可衰减砑光机的振动。
根据本发明的一个有利的应用，对于纤维幅机，例如造纸机或纸板机的不同部件/设备，各个或所需的部件或设备设置在根据本发明的它们自身的独立基底上，因此可以消除不同部件/设备的振动的相互作用。
在本发明中，可有利地使用下部安装的阻尼器，该阻尼器通常包括四个(至少三个)下部安装的减震筒，所述减震筒置于块状基座(即基底板)角落。当完成机械对准之后，通过下部安装的减震筒机械锁定该基底板。下部安装的减震筒的下部或顶部具有弹簧件，调节该弹簧件的弹簧常数以使得在运行状态下的操作处于超临界范围。弹簧件可以由金属制成，或者弹簧件可以是含有弹性体和气体的弹簧件，从而使得弹簧常数可以通过气体压力而改变。另外，下部安装的阻尼装置可以包括可变粘弹性的、能量耗散型阻尼器，可对该阻尼器进行控制以最小化运行速度和所测的动态运动。
在本发明中，通过液压缸可以有利地校正下沉，从而使得造纸机或纸板机的部件/设备，例如砑光机，可以到达其初始安装位置。当到达初始位置时，液压缸被机械锁定。使用传统的水平测量以设定位置。例如可以通过激光传感装置来监控静态位置。
在本发明中，通过在基座上设置半主动质量阻尼器，以有利方式改善了全面振动的控制，尤其是改善了对产生于机器(砑光机)固有操作的振动的控制，因此造纸机或纸板机的部件/设备的自激励水平和竖直振动也可以被进行控制，且所述振动可以全面被控制。
在本发明中，具有可变刚度K的半主动质量阻尼器设有安装在基座上，该质量阻尼器的可变刚度通常通过气动弹簧件而产生。质量阻尼器的操作是基于本质上已知的事实，即，弹簧51和阻尼装置支撑的质量块以其共振频率振动，所述共振频率的相位与以相同频率在其基座内发生的激振的相位相反。弹簧一阻尼器-质量块系统的共振频率由下式简单地决定：
<mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>res</mi> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mi>K</mi> <mo>/</mo> <mi>m</mi> </msqrt> <mi>Hz</mi> </mrow>
其中，K是刚度(弹簧常数) (kg/s2)；
m是振动质量(kg)。
阻尼应该适当地小，以使半主动阻尼的共振运动增大，但应该足够大以使得阻尼器设备不断裂。防碍基座的振动转化为阻尼件中的耗散热。
在水平安装装置中，上述等式可以写成：
<mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>res</mi> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mi>g</mi> <mo>/</mo> <mi>s</mi> </msqrt> <mi>Hz</mi> </mrow>
其中，g是重力加速度(m/s2)；
s是弹簧中质量m引起的压缩量(m)。
在此情况下，通过调节压缩量s可调节质量阻尼器的共振频率。
在竖直阻尼中，应用第一等式和消除重力的低摩擦悬挂装置；还可以安装平行于调节弹簧的预压缩被动弹簧。根据本发明的基底设计具有很多优点：由于基底的可移动的联结件使得可以容易地控制振动，且另外当遇到问题土壤时，可以以较低的地面结构成本来设法应付。因此，本发明使得可以较快和较简单地建造建筑物。而且，造纸机或纸板机的部件/设备可以更容易地移动到新的安装位置，从而当新的安装位置的地面不同于先前位置的地面时，仍然可以获得上述优点。
下面将参考附图对本发明进行更详细地描述，但本发明并不局限于附图的细节。
【附图说明】
图1示意性地示出了在砑光机系统中根据本发明的基底装置的一个应用。
图2A-图2C示意性地示出了根据本发明的基底装置中使用的弹簧和阻尼件装置。
图3示意性地示出了用于本发明中的下部安装的阻尼器的一个应用。
图4示意性地示出了用于本发明中的可移动的联结件的一个应用。
图5示意性地示出了用于本发明中的控制装置的一个应用。
图6示意性地示出了地面和该基底支撑的造纸机或纸板机的部件/设备之间的系统频率位移。
图7示意性地示出了控制电路装置，该控制电路装置与由抑制件影响的突发地面感应冲击的耗散相关联。
图8A和图8B示意性地示出了本发明所使用的、用于衰减水平和竖直振动的半主动质量阻尼器的一个应用。
【具体实施方式】
如图1所示，砑光机10包括位于图示应用中的6个砑光辊11。砑光压区N位于砑光辊11之间。砑光辊11连接于框架15上。砑光机10的框架15的竖直框架梁16通过斜梁12支撑于基座20上，根据本发明的基座20设置为块状基座，且其下部设置有可移动的联结件，所述可移动的联结件包括阻尼和高度调节件21，阻尼和高度调节件21包括弹簧件22和阻尼件23。阻尼和高度调节件21依次固定在建筑物的地板30上。
图2A是根据本发明的基底装置的主要特征的示意图，在该基底装置中阻尼和高度调节件21及弹簧件22置于块状基座20下部，所述弹簧件包括气孔24，通过改变所述气孔的压力可以改变弹簧常数。
图2B示出了使用磁流变液(magnetorheological fluid)25实现阻尼的结构。附图标记26表示可控磁铁，所述磁铁根据公式Bαγ产生阻尼，即，磁通密度与阻尼成正比。
如图2C所示，根据公式Fαγ，阻尼中的压缩力F正比于摩擦阻尼。
图3是一个下部安装的阻尼器应用的示意图。在下部安装的阻尼器21中，通常具有4个(至少3个)置于块状基座20(即基底板)角落的减震筒23。当完成机械对准之后，通过下部安装的阻尼器21的减震筒23机械锁定该基底板。下部安装的阻尼器21的减震筒23的下部或顶部具有弹簧件22，调节该弹簧件22的弹簧常数以使得在运行状态下的操作处于超临界范围。弹簧件22可以由金属制成，或者弹簧件22可以是含弹性体和气体的弹簧件，从而使得弹簧常数可以通过气体压力而改变。另外，下部安装的阻尼装置21可以包括可变粘弹性阻尼器31，可对该可变粘弹性阻尼器进行控制以最小化运行速度和所测的动态运动。还可以用另一种流动的物质来替代气体。
如图4所示，对于本发明，通过液压缸23可以有利地校正下沉，从而使得造纸机或纸板机的部件/设备(例如砑光机)可以到达其初始安装位置。当到达初始位置时，液压缸使用锁定装置33而机械锁定。使用传统的水平测量以设定位置。例如可以通过激光传感装置来监控所述位置，以通过粘性阻尼器的摩擦特性的改变而最小化振动。
图5示意性地示出了本发明所使用的控制装置的一个应用。
图6是示出了地面和造纸机或纸板机的部件/设备之间的振动位移的示意曲线图，图中，当砑光机的运行状态正常时，系统的主临界频率Wcr通过弹簧调节到清晰地低于操作频率W运行范围，且使用很小的阻尼。如果系统到达共振区域或低于临界频率，根据下述公式，可以使用较大的阻尼。
如图7所示，突发地面感应冲击(地震)通过阻尼件21被耗散，即，阻尼Δρ通过控制系统41增大以发生适当的耗散。除此之外，弹簧常数Δk可以通过控制系统41进行控制，因此系统的主共振频率可以传递到更可控的区域。
在如图8A和图8B所示的本发明的应用中，具有可变刚度K的半主动质量阻尼器50设置在基座上，该质量阻尼器的可变刚度通常通过气动弹簧件而产生。质量阻尼器50的操作是基于本质上已知的事实，即，弹簧51和阻尼装置支撑的质量块20以其共振频率振动，所述共振频率的相位与以相同频率在其基座30内发生的激振的相位相反。弹簧51-阻尼器52-质量块20系统的共振频率由下式简单地决定：
<mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>res</mi> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mi>K</mi> <mo>/</mo> <mi>m</mi> </msqrt> <mi>Hz</mi> </mrow>
其中，K是刚度(弹簧常数) (kg/s2)；
m是振动质量(kg)。
阻尼应该适当地小，以使半主动阻尼的共振运动增大，但应该足够大以使得阻尼器设备不断裂。防碍基座的振动转化为阻尼件中的耗散热。
在水平安装布置中，上述等式可以写成：
<mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>res</mi> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mi>g</mi> <mo>/</mo> <mi>s</mi> </msqrt> <mi>Hz</mi> </mrow>
其中，g是重力加速度(m/s2)；
s是弹簧中质量m引起的压缩量(m)。
在此情况下，通过调节压缩量s可调节质量阻尼器的共振频率。
如图8A和图8B所示，在本发明所使用的半主动阻尼器的一个应用中，最简单的方式是可调节弹簧50由弹性体51形成，该弹性体51具有充满流体(流体＝流动的物质)的腔52。腔52的压力用于影响弹簧单元的刚度，且与此同时，基于上述给出的等式，腔52的压缩还用于影响所需的共振频率。弹簧50的结构包含耗散阻尼；可以通过增大流体的质量，例如，将水和空气混合来提高耗散阻尼。在图中振动的质量块(即根据本发明的块状基座)用附图标记20来标识，且通过弹簧50而连接到地板30或连接到等效的建筑物基底30上。
如上所述，本发明已参照其优选的简化实施例进行了描述，但本发明并不局限于所述实施例的细节。