AT12263U1 - Drahtlose feuchtigkeitsmessung für walzenbeschichtungen von faserbahnmaschinen und messausrüstung - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT12263U1 2012-02-15

Beschreibung

DRAHTLOSE FEUCHTIGKEITSMESSUNG FÜR WALZENBESCHICHTUNGEN VON FASERBAHNMASCHINEN UND MESSAUSRÜSTUNG

BEREICH DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft das Messen von Feuchtigkeit in einer Faserbahnmaschine. Genauer gesagt betrifft die Erfindung die Messung von Feuchtigkeit in einer beschichteten Walze auf drahtlose Art und Weise, insbesondere unter Verwendung eines Radiofrequenzidentifika-tors.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] Moderne Faserbahnmaschinen, wie zum Beispiel Papier-, Pappe-, Tissue-, und Fertigbearbeitungsmaschinen oder Ihre Untereinheiten weisen häufig Walzen auf, welche mit einem Polymermaterial beschichtet sind. Unter den gebräuchlichsten Beschichtungsmaterialien sind Epoxid-, Gummi-, Polyurethan- und faserverstärkte Polymerbeschichtungen, d. h. Kompositbe-schichtungen. Es ist ein weithin bekanntes Merkmal von vielen auf Polymeren basierenden Walzenbeschichtungen, dass sie als poröse Materialien Feuchtigkeit in dem Prozess der Papierherstellung absorbieren, wenn sie als Teil des Prozesses wirken. Dies ist für den Prozess nicht schädlich, es muss jedoch bei der Konstruktion der Walzenbeschichtung in Betracht gezogen werden, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit in den Walzenrahmen gelangt, wo sie zu Korrosionen führt und schließlich in der Zerstörung der Walzenbeschichtung resultiert, was offenkundige Probleme sind. Besonders problematische Beschichtungen im Hinblick auf die Feuchtigkeitsabsorption sind Polyurethanbeschichtungen und in gewissem Maße auch Epoxidbeschichtungen, insbesondere ihre faserverstärkten Varianten.

[0003] Neben der Verwendung von Feuchtigkeitsschutz ist es bekannt, den Benutzern der Maschinen positionsspezifische Instruktionen zum Trocknen von polyurethanbeschichteten Walzen in bestimmten Abständen zu geben, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit in die Walzenbeschichtung eindringen kann. Diese Empfehlungen basieren auf Labortests, wo die Materialien zunächst der Feuchtigkeit ausgesetzt werden, wonach ihr Gewicht vor und nach einer Ofenbehandlung gemessen wird, wo die Teststücke wieder getrocknet werden. Die Labortests haben jedoch kein besonders klares Bild des Fortschreitens von Feuchtigkeit in dem Material gegeben und aus diesem Grund ist die Definition von Bearbeitungs- und Trocknungszeiten in einer Papiermaschine nur auf hinweisenden Hindergrundinformationen basierend. In der Praxis werden die Walzen in Abständen von ungefähr einem Jahr aus der Maschine genommen, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit zu der Klebeschicht gelangt, die sich zwischen dem Walzenrahmen und der Walzenbeschichtung befindet. Aus diesem Grund führt die Situation zu unnötigen Unterbrechungen und dem Ersetzen von Walzen. Es wäre wünschenswert, eine zuverlässige Art des Feststellens von Feuchtigkeit in der Beschichtung zu finden, was auch bei der Optimierung der Laufeigenschaften der Maschine und der Produktion helfen würde.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0004] Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine genauere Art und Weise des Ermittelns von Feuchtigkeit in der Beschichtung einer Walze zu schaffen.

[0005] Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Faserbahnmaschine geschaffen, welche einen Radiofrequenzidentifikator aufweist, so dass Feuchtigkeit von einer Walze oder von einer Walzenbeschichtung der Faserbahnmaschine messbar ist.

[0006] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Walze einer Faserbahnmaschine geschaffen, welche einen Walzenrahmen und eine Polymerbeschichtung auf dem Rahmen aufweist, wobei die Walze eine Einrichtung zum drahtlosen messen der Feuchtigkeit der Walze oder der Walzenbeschichtung aufweist. 1 /8 österreichisches Patentamt AT 12263 U1 2012-02-15 [0007] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Messen der Feuchtigkeit von einer Beschichtung einer Walze in einer Faserbahnmaschine geschaffen, wobei in dem Verfahren Daten von der Walze oder von der Walzenbeschichtung drahtlos empfangen werden, um den Feuchtigkeitsgehalt zu bestimmen.

[0008] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bestimmen der Feuchtigkeit einer Beschichtung einer Walze in einer Faserbahnmaschine geschaffen, wobei in dem Verfahren Daten von der Walze oder von der Walzenbeschichtung drahtlos übertragen werden, wobei die Daten die Feuchtigkeit der Walzenbeschichtung oder der Walze anzeigen.

[0009] Mittels verschiedener alternativer Ausführungsformen der Erfindung wäre es möglich die Feuchtigkeit und ihr Fortschreiten in der Walzenbeschichtung auf eine zuverlässige und genaue Art und Weise zu überwachen. Vorteilhafterweise kann die Walze somit besser verwendet werden als gemäß dem Stand der Technik. Von der Walze kann gelesen oder auf andere Art und Weise festgestellt werden, wann sie eine Trocknung benötigt. Zusätzlich können die Trocknungszeiten optimiert werden. Auch die Anzahl der Fälle, bei denen die Walze aufgrund von Korrosion in dem Walzenrahmen gebrochen ist, kann merklich reduziert und möglicherweise sogar eliminiert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0010] Die Erfindung wird nachfolgend nur mittels beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei: [0011] Fig. 1 eine schematische Darstellung ist, welche eine Walze in einer Faserbahnmaschi ne beschreibt, die mit einer Walzenbeschichtung versehen ist; Radiofrequenzfer-nidentifikatoren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind auch beschrieben, [0012] Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer Walze ist, wobei sowohl die Walzenbeschichtungen als auch die Radiofrequenzfernidentifikatioren gemäß Ausführungsformen der Erfindung sichtbar sind und [0013] Fig. 3 ein Beispiel des Aufbaus eines Radiofrequenzfernidentifikators zeigt.

BEISPIELE VON VERSCHIEDENEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

[0014] Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf nur beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung stehen mit einer Faserbahnmaschine in Verbindung. Die Faserbahnmaschine weist, d. h. beinhaltet, eine Radi-ofrequenzidentifikator in der Walzenbeschichtung einer Faserbahnmaschine oder in der Nähe der Beschichtung auf. In einigen Beispielen ist der Radiofrequenzidentifikator ein RFID-Tag, welcher den Feuchtigkeitsgehalt in der Walzenbeschichtung oder in der Nähe der Walzenbeschichtung misst oder überträgt. Zusätzlich zu der obigen Beschreibung können die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung viele unterschiedliche zusätzliche Merkmale oder Eigenschaften beinhalten.

[0015] Fig. 1 stellt eine der vielen Ausführungsformen der Erfindung dar. Die schematische Darstellung zeigt eine Faserbahnmaschinenwalze 100, welche einen Walzenrahmen und entweder eine durchgehende Achse oder Achsschenkel bzw. -Stummel aufweist, welche beide mit dem Bezugszeichen 103 bezeichnet sind. Der Walzenrahmen kann aus Metall hergestellt sein, wie zum Beispiel aus Gusseisen oder Stahl, oder aus einem faserverstärkten Kunststoffverbundwerkstoff. Die Walze 100 ist mit einer Walzenbeschichtung 101 versehen. Die Walzenbeschichtung kann zum Beispiel Polyurethan sein, und ist typischerweise mit dem Walzenrahmen mittels einer Klebeschicht oder anderen adhäsiven Schicht verbunden. Ein Radiofrequenzidentifikator 104 ist in Fig. 1 vergrößert dargestellt. Der Radiofrequenzidentifikator 104 ist zum Beispiel auf der Grenzfläche zwischen der Walzenbeschichtung 101 und der Walze 100 angeordnet. Der Fernidentifikator 104 kann auch in der Walzenbeschichtung, in der Walze 100 oder in der Nähe derselben angeordnet sein. Mehrere Radiofrequenzidentifikator 104 können in der 2/8 österreichisches Patentamt AT12263U1 2012-02-15

Walzenbeschichtung, in der Nähe derselben und auf der Walze angeordnet sein, so dass die Feuchtigkeit in der Walze, in dem Walzenrahmen und/oder in der Walzenbeschichtung 101 ermittelt werden kann. In dem Beispiel von Figur 1 sind drei Radiofrequenzfernidentifikatoren 104 dargestellt. Dies ist nur ein zur Illustration dienendes Beispiel und die Anzahl von Radiofre-quenzidentifikatoren können von einem bis zu einer beträchtlichen Anzahl variieren.

[0016] Figur 2 stellt eine Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittansicht der Walze 100 dar. Die Walzenbeschichtung 101 und die Radiofrequenzidentifikatoren 104 sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sichtbar. Figur 2 ist eine Prinzipdarstellung der verschiedenen unterschiedlichen Alternativen zur Anordnung der Identifikatoren 104 gemäß dem Beispiel in der Walze 100. Die Radiofrequenzidentifikatoren 104 können auch in einer gleichmäßigen Ordnung auf der Walze 100 angeordnet sein. Des weiteren können die Identifikatoren 104 auf vorbestimmten Stellen auf der Walze 100 angeordnet sein. Es ist vorteilhaft, die Identifikatoren 104 in der Walze 100 axial an unterschiedlichen Punkten, an unterschiedlichen radialen Tiefen in der Walzenbeschichtung 101 und auf der Grenzfläche anzuordnen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Radiofrequenzidentifikator 104 auch in dem Walzenrahmen eingebettet sein. Der Walzenrahmen kann zum Beispiel aus faserverstärktem Komposit oder einem entsprechenden Material hergestellt sein.

[0017] In einer Ausführungsform der Erfindung sind auf den Grenzflächen der Walzenbeschichtung 101 (zum Beispiel auf der Grenzfläche des Walzenrahmens und der Beschichtung oder der Walzenbeschichtung und der Luft, usw.) oder in der Beschichtung 101 Radiofrequenzidentifikatoren 104, zum Beispiel RDIF-Tags, installiert. In dem ersten Schritt reagieren die Radiofrequenzidentifikatoren 104 auf Feuchtigkeit durch Abschalten ihres Betriebs, wenn der Prozentsatz der Feuchtigkeit einen vorgegebenen Wert übersteigt, zum Beispiel wenn der Prozentsatz der Feuchtigkeit zu hoch ansteigt. Folglich ist es durch Auslesen der Radiofrequenzidentifikatoren einfach, das Fortschreiten von Feuchtigkeit in der Struktur, im vorliegenden Fall in der Walze 100, in dem Walzenrahmen 102 und in der Beschichtung 101 zu überwachen. Somit können die Feuchtigkeitseigenschaften der Walze 100 und der Walzenbeschichtung 101 auch von einem Abstand aus gemessen und bestimmt werden. Entsprechende walzenspezifische und/ oder positionsspezifische Bearbeitungs- und/oder Trocknungszeiten können für die Walze 100 bestimmt werden. Vorzugsweise ist der Radiofrequenzidentifikator 104 oder der Tag bzw. Anhänger somit dafür vorgesehen, als eine Feuchtigkeitsabsicherung zu wirken.

[0018] In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Radiofrequenzidentifikator 104, zum Beispiel ein RFID-Tag, einen integrierten Feuchtigkeitssensor auf oder beinhaltet denselben. Somit ist es möglich, Merkmale einer Feuchtigkeitsmessung zu verwenden, die in Radiofrequenzidentifikatoren integriert sind, welche auch in der Lage sind, Messdaten des Feuchtigkeitsgehalts in Abhängigkeit von ihrer Einbautiefe zu erzeugen.

[0019] Andererseits steht eine Ausführungsform der Erfindung mit der Lesetechnik eines Radi-ofrequenzidentifikators 104 in Verbindung, bei welcher ein Radiofrequenzidentifikator 104 als ein Transferpfad oder Transfermedium verwendet wird. Zum Beispiel wird die RFID-Lesetechnik so verwendet, dass RFID-Lesestandards als ein Transferpfad für Messdaten verwendet werden. In der Beschichtung oder in der Nähe derselben, zum Beispiel auf den Grenzflächen der Walzenbeschichtung, ist ein separater Feuchtigkeitsdetektor (alternativ auch Feuchtigkeitssensor genannt) vorgesehen. Der Feuchtigkeitsdetektor (nicht dargestellt) ist mit einem Radiofrequenzidentifikator 104 verbunden. Die von dem Detektor erhaltenen Feuchtigkeitsdaten können nun mittels des Radiofrequenzidentifikators übertragen werden. Das angewendete Übertragungsprotokoll ist zum Beispiel das NFC-Übertragungsprotokoll, welches ein erweiterter 13,56 Mhz RFID-Standard ist.

[0020] In den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ist der Radiofrequenzidentifikator 104, zum Beispiel ein RFID-Tag oder ein RFID-Identifikator dafür vorgesehen, die Feuchtigkeit der Walzenbeschichtung anzuzeigen. Radiofrequenzidentifikation, d. h. zum Beispiel RFID (Radiofrequenzidentifikation), ist ein Verfahren zum Lesen und Aufzeichnen von Daten unter Verwendung von RFID-Identifikatoren. Ein RFID-Identifikator ist ein kleines Gerät, welches in 3/8 österreichisches Patentamt AT 12263 U1 2012-02-15 dem Herstellungsschritt in das Produkt eingeschlossen werden kann, zum Beispiel in Verbindung mit dem Formen bzw. Gießen der Beschichtung, oder er kann nachträglich an demselben angebracht werden, zum Beispiel mittels Klebemittel oder Klebefolie oder ähnlichem. RFID-Identifikatoren weisen eine Antenne auf, um in der Lage zu sein, Radiofrequenzanfragen zu einem RFID-Receiver zu übertragen und von demselben zu empfangen. RFID-Identifikatoren können aktiv, passiv oder halbpassiv sein.

[0021] Passive RFID-Identifikatoren haben keine eigene Stromquelle. Der für die Verwendung der Vorrichtung erforderliche, extrem geringe elektrische Strom wird durch die in der Antenne empfangene Radiofrequenzabtastung induziert, wobei durch diese Abtastung der Identifikator in der Lage ist, eine Antwort zu senden. Aufgrund der Leistungs- und Kostenanforderungen ist die Antwort bzw. Reaktion eines passiven RFID-Identifikators kurz, typischerweise eine ID-Nummer. Weil das Gerät keine eigene Stromquelle aufweist, ist es relativ klein ausgeführt. Zum Beispiel kann ein RFID sogar unter der Haut angeordnet sein, wenn er eine Größe von zum Beispiel 0,4 mm x 0,4 mm aufweist und dünner als ein Blatt Papier ist, d. h. in der Praxis fast unsichtbar. Die Lesebereiche von passiven Identifikatoren variieren zwischen 0 mm und 5 m.

[0022] Ein halbpassiver RFID-Identifikator weist eine Stromquelle auf, hat jedoch keinen aktiven Transmitter. Die eigene Stromquelle führt jedoch zu einem größeren Betriebsbereich als mit einem passiven Identifikator und ermöglicht eine breitere Funktionalität, einschließlich des Speicherns von Daten in dem spezifischen Speicher (ROM, WORM) des Identifikators.

[0023] Aktive RFID-Identifikatoren weisen eine Stromquelle auf und sie können einen größeren Bereich und einen größeren Speicher als passive Identifikatoren aufweisen. Sie können auch von einem Transceiver gesendete zusätzliche Daten aufzeichnen. Derzeit sind die kleinsten aktiven RFID-Identifikatoren mehr oder weniger von derselben Größe wie eine Linse, aber dünner. Bei vielen aktiven Identifikatoren sind die Lesebereiche mehrere 10 m und ihre Batterielebensdauer erstreckt sich auf mehrere Jahre.

[0024] Ein Radiofrequenzidentifikator ist eine vorteilhafte und kosteneffektive Methode zum Messen der Feuchtigkeit der Beschichtung einer Faserbahn einer Walze. Drahtlosigkeit stellt einen besonderen Vorteil in denjenigen Positionen einer Faserbahnmaschine dar, in denen die Walzenoberfläche stärkerer Feuchtigkeit ausgesetzt ist, zum Beispiel in den Saug-, Steuer- und Leitwalzen des Siebelements der Presse oder an der Beschichtungs-/Bahnleimungs Station, aber ist auch in den Gegebenheiten des trockenen Endes der Maschine nützlich, wo die Walze Dampf ausgesetzt sein kann.

[0025] Bei einem Radiofrequenzidentifikator, zum Beispiel einem RFID-Identifikator, können zum Beispiel die folgenden Radiofrequenzbereiche verwendet werden: Hochfrequenzidentifika-toren (13,56 Mhz), OHF-Identifikatoren (868 - 956 Mhz) und Mikrowellenidentifikatoren (2,54 GHz) oder höhere Frequenzen.

KONSEQUENZEN UND SCHUTZBEREICH DER ERFINDUNG

[0026] Obwohl die oben stehende Beschreibung viele Details herausstellt, sind diese nur angegeben, um die Erfindung darzustellen und sollten daher den Schutzbereich der Erfindung nicht beschränken. Es sollte herausgestellt werden, dass viele Details auf vielerlei Arten in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden können, d. h. es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass viele Modifikationen und Variationen bei der Ausstattung gemacht werden können, ohne von den kennzeichnenden Merkmalen oder dem Kern der Erfindung abzuweichen. 4/8

Claims (8)

1. österreichisches Patentamt AT12263U1 2012-02-15 Ansprüche 1. Walze (100) einer Faserbahnmaschine, welche einen Walzenrahmen (103), auf dem Walzenrahmen eine aus Polyurethan hergestellte Beschichtung und eine Einrichtung (104) zum drahtlosen Messen der Feuchtigkeit der Walze oder der Walzenbeschichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Radiofrequenzidentifikator (104) aufweist, welcher in der Beschichtung (101) der Faserbahnmaschinenwalze (100) oder in der Nähe der Beschichtung (101) angeordnet ist, und dass der Radiofrequenzidentifikator (104) einen integrierten Feuchtigkeitssensor aufweist.
2. 2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiofrequenzidentifikator (104) auf einer Grenzfläche der Walzenbeschichtung (101) und des Walzenrahmens (103) angeordnet ist.
3. 3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (100) mehrere Radiofrequenzidentifikatoren (104) aufweist, die in der Beschichtung (101) der Walze (100) oder in der Nähe derselben angeordnet sind.
4. 4. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiofrequenzidentifikator (104) ein RFID-Gerät aufweist.
5. 5. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze einen Radiofrequenzidentifikator (104) aufweist, so dass Feuchtigkeit entweder walzenspezifisch oder positionsspezifisch bestimmt werden kann.
6. 6. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiofrequenzidentifikator (104) eine bestimmte Position aufweist, so dass Feuchtigkeit positionsspezifisch von der Walze (100) oder von der Walzenbeschichtung (101) bestimmt werden kann.
7. 7. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiofrequenzidentifikator (104) dafür vorgesehen ist, mit einem Feuchtigkeitsdetektor verbunden zu werden, so dass der Radiofrequenzidentifikator (104) von dem Feuchtigkeitsdetektor erhaltene Daten überträgt.
8. 8. Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiofrequenzidentifikator dafür vorgesehen ist, an- bzw. ausgeschalten zu werden, in dem Fall, dass der Feuchtigkeitsgehalt in der Nähe des Radiofrequenzidentifikators einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 5/8