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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung der Belag-Dicke an einem Yankee-Zylinder, an dem zur Abnahme der mit diesem erzeugten Stoffbahn ein Schaber anliegt.
Beispielsweise zur Herstellung von Kreppapier wird ein sogenannter Yankee-Zylinder verwen- det, an dem ein Schaber zum Brechen der Papierfasern und zum Kreppen des Papiers anliegt ; dieser Schaber wird deshalb auch Kreppschaber genannt.
Während des Betriebes bildet sich am Yankee-Zylinder ein aus Fasern, Harzen usw. bestehen- der Belag aus, der üblicherweise Coating genannt wird. Dieser Belag ist erwünscht, weil er das Anliegen des Schabers am blanken Yankee-Zylinder und somit ein Rattern des Schabers verhindert, das ansonsten zu übermässigem Verschleiss und damit verbundener kurzer Standzeit und erzwungenem Austausch des Schabers führt. Dies bedeutet in der Folge Produktionsausfälle durch meist tagelange Stillstandszeiten des Yankee-Zylinders.
Nun schwankt aber die Dicke des Belages, weil sie durch wechselnden Stoffeintrag, Farben,
Feinstoffe, Mineralien und Chemikalien im Stoff verändert wird. So kann man mit bestimmten
Chemikalien, z. B. Carboxylmethylcellulose (Celluloseglykolat), kurz CMC genannt, die Dicke des Belages vergrössern und mit Ölen, wie Entschäumern, die Dicke des Belages verringern.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der vorstehend angeführten Probleme und die Schaf- fung eines Verfahrens sowie einer Einrichtung, um die Belag-Dicke erfassen und steuern zu können.
Dieses Ziel wird zum einen mit einem Verfahren dadurch erreicht, dass erfindungsgemäss wenigstens eine mit der Belag-Dicke funktionell zusammenhängende Kenngrösse, wie die von dem am Belag anliegenden Schaber hervorgerufenen akustischen Schwingungen, das optische Reflexionsvermögen des Belages, der elektrische Übergangswiderstand des Belages, die Dickenänderung des
Belages während einer vorbestimmten Zeitdauer, das Volumen der vom Yankee-Zylinder abgenommenen Stoffbahn, Längszugspannungen in dieser Stoffbahn, deren Temperatur vor und nach dem Schaber oder die Verformung des Schabers während des Betriebes des Yankee-Zylinders gemessen und in elektrische Signale umgesetzt wird, die elektrischen Signale mit wenigstens einem,
vorzugsweise zwei jeweils einem Grenzwert zugeordneten Bezugssignalen verglichen werden und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleiches zumindest einer der im Betrieb des Yankee-Zylinders durchgeführten Verfahrensschritte gesteuert wird.
Zum andern wird dieses Ziel mit einer Einrichtung dadurch erreicht, dass erfindungsgemäss im Bereich des Yankee-Zylinders zumindest ein Messwertgeber zum Messen und Umsetzen der jeweiligen Kenngrösse angeordnet ist, z. B. ein elektroakustischer Wandler, ein optisches Reflexionsmessgerät, ein elektrisches Widerstandsmessgerät Dickenmessgerät, eine Lastzelle, je ein vor bzw. nach dem Schaber angeordneter Temperaturfühler oder ein Dehnmessstreifen, dass der Messwertgeber an einen Prozessor, insbesondere einen Mikroprozessor, mit zumindest einem Bezugswertgeber angeschlossen ist, und dass der Prozessor mit mindestens einem einer der Verfahrensschritte zugeordneten Steuerorgan verbunden ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die vom Schaber während des Betriebes hervorgerufenen akustischen Schwingungen, das optische Reflexionsvermögen des Belages, sein elektrischer Übergangswiderstand, seine Dickenänderung während einer vorbestimmten Zeitdauer, aber auch das Volumen der vom Yankee-Zylinder abgenommenen Stoffbahn, Längszugspannungen in derselben, deren Temperatur vor und nach dem Schaber und mechanische Verformungen des Schabers jeweils oder in Kombination ein Mass für die Dicke des Belages darstellen. Mit Hilfe der Erfindung lässt sich die optimale Belag-Dicke selbsttätig steuern, wobei diese optimale Dicke zwischen zwei Grenzwerten festgelegt wird, denen Bezugssignale zugeordnet werden. Die erfindungsgemässe Einrichtung lässt sich dank der Mikroprozessor-Technik ohne weiteres verwirklichen.
Auf diese Weise kann zumindest im Betrieb des Yankee-Zylinders stets eine in einem optimalen Bereich liegende Belag-Dicke eingehalten werden, wodurch in der Folge der Verschleiss des Schabers verringert und dessen Standzeit verlängert ist und eine höhere Produktion erzielt wird.
In vorteilhafter Weiterbildung des Verfahrens kann die Temperatur im Bereich der Aussenseite des Yankee-Zylinders, die Temperatur im Inneren desselben, der Dampfdruck im Inneren desselben,
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der pH-Wert des Stoffes, die Temperatur des Stoffes, der Anpressdruck des Schabers, die Zugabe von Belag beeinflussenden chemischen Mitteln gesteuert werden.
Weiters kann zur Erzeugung zweier Bezugssignale an den von der Stoffbahn freien Rändern des Yankee-Zylinders je ein Ringbereich des Belages mit minimaler bzw. maximaler Dicke aufgebaut und aufrechterhalten werden und die betreffende, den Randbereich kennzeichnende Kenngrösse gemessen sowie in das jeweilige Bezugssignal umgesetzt werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Einrichtung kann zwischen den elektroakustischen Wandler und den Prozessor ein Frequenz- und/oder Amplitudenanalysator eingeschaltet sein.
Ferner kann jeder elektroakustische Wandler unmittelbar am Schaber angebracht sein.
Weiters kann jeder elektroakustische Wandler als piezoelektrischer Wandler ausgebildet sein.
Schliesslich kann jeder Bezugswertgeber als Messwertgeber für die entsprechende Kenngrösse ausgebildet und im Bereich des freien Randes des Yankee-Zylinders bzw. der Stoffbahn angeordnet sein.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt ist und auch das Verfahren verdeutlicht.
Es zeigen Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Yankee-Zylinders mit einem Blockschaltbild der erfindungsgemässen Einrichtung und Fig. 2 einen Ausschnitt.
Die Zeichnungen zeigen einen Yankee-Zylinder --1--, an dem ein Schaber --2-- anliegt.
Mit --3-- ist die vom Yankee-Zylinder --1-- abgenommene Stoffbahn und mit --4-- der Belag bezeichnet, der sich im Betrieb auf die eingangs erläuterte Weise am Mantel des Yankee-Zylinders --1-- bildet und den Schaber --2-- zu je nach Dicke unterschiedlichen akustischen Schwingungen anregt.
Diese Schwingungen werden von einem im Bereich des Schabers --2-- angeordneten Mikrophon --5-- und/oder am Schaber --2-- angebrachten piezoelektrischen Wandler --6-- erfasst und in elektrische Signale umgesetzt. Diese Signale werden einem Analysator --7-- zugeleitet und in diesem hinsichtlich des Frequenz- und/oder Amplitudenspektrums analysiert. Die von der Analyse abhängigen Ausgangssignale werden einem Mikroprozessor --8-- zugeführt und in diesem mit zwei Bezugssignalen D und d verglichen, die zwei Grenzwerten für die zulässige bzw. optimale Dicke des Belages --4-- entsprechen.
Liegen die Ausgangssignale des Amplitudenanalysators --7-- entweder unter dem unteren Grenzwert oder über dem oberen Grenzwert, so gibt der Mikroprozessor --8-- Steuersignale an Steuereinrichtungen am Yankee-Zylinder --1-- ab, um diesen zugeordnete Verfahrensschritte und damit die Belag-Dicke zu steuern. Liegen die Ausgangssignale hingegen innerhalb des von den Grenzwerten definierten Bereiches, so bedeutet dies, dass die Belag-Dicke nicht beeinflusst werden soll und keine Signale vom Mikroprozessor --8-abgegeben werden. Anderseits können die Verfahrensschritte auch bei Unter- oder Überschreiten nur eines der Grenzwerte (d. h. einer minimalen oder einer maximalen Belag-Dicke) gesteuert werden.
Die den Grenzwerten entsprechenden Bezugssignale D, d werden entweder als Fixwerte mit Sollwertgebern eingestellt oder aber bevorzugterweise von Bezugswertgebern abgegeben, die an den Randbereichen des Yankee-Zylinders --1-- und/oder in der Transportbahn der Stoffbahn --3-- angeordnet sind. Die Stoffbahn --3-- reicht nicht bis an die freien Ränder des
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den Belag vergrössernde und anderseits den Belag vermindernde Substanzen, wie CMC bzw. Entschäumeröle, abgegeben werden. Die jeweilige Belag-Dicke in den Ringbereichen --la, 1b-- wird mit Hilfe der Bezugswertgeber erfasst.
Je nach Ausgestaltung der Erfindung sind an den Mikroprozessor --8-- wenigstens eine auf einen Ringbereich-la, lb--gerichtete Reflexionsmesseinrichtung-9-- zur Messung des optischen Reflexionsvermögens des Belages --4--, wenigstens ein Rollen- oder Bürstenpaar --10-- zur Messung des elektrischen Übergangswiderstandes des Belages --4--, wenigstens ein Dickenmess-
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gerät --11-- zur Messung der Dicke des Belages --4-- oder der Stoffbahn --3-- bzw.
zur
Ableitung deren Volumen, vor und nach dem Schaber --2-- vorgesehene Temperaturfühler --12-- zur Messung der Temperatur des Belages --4--, mehrere Lastzellen --13-- zur Messung der
Längszugspannungen in der Stoffbahn --3-- und am Schaber --2-- angebrachte Dehnmessstrei- fen --14-- zur Erfassung der Verformung des Schabers --2-- angeschlossen. Die jeweiligen Mess- grössen können entweder einzeln oder in Kombination zur Erweiterung des erfindungsgemässen
Verfahrens verwendet werden. Vorzugsweise ist auch ein Zeitgeber --Z-- an den Mikroprozes- sor --8-- angeschlossen.
Die vom Mikroprozessor --8-- abgegebenen Steuersignale dienen zur Steuerung verschiedener
Betriebskenngrössen für die am Yankee-Zylinder-l-durchgeführten Arbeitsschritte zur Herstel- lung der Stoffbahn --3--. Insbesondere werden einzeln oder in Kombination Steuersignale T an eine Heizvorrichtung für das in der den Yankee-Zylinder --1-- umgebenden (nicht gezeigten)
Haube enthaltene Medium (in der Regel Dampf), Steuersignale t an die Heizvorrichtung für den dem Inneren des Yankee-Zylinders-l-zugeleiteten Dampf, Steuersignale an ein Dampf-Zufuhrven- teil --15-- zur Steuerung des Dampfdruckes im Inneren des Yankee-Zylinders --1--, Steuersignale an eine Dosierpumpe --16-- zur Abgabe von den PH-Wert des Stoffes verändernden Mitteln,
Steuersignale an eine Dosierpumpe --17-- zur Abgabe von den Belag beeinflussenden Mitteln, wie CMC bzw.
Entschäumeröle, Steuersignale ST an eine Heizvorrichtung im Bereich des dem Yankee-Zylinder-l-zugeführten Stoffes und Steuersignale p an eine Steuereinrichtung --18-eines mit dem Schaber --2-- verbundenen Hydraulikzylinders --19-- zur Steuerung des Anpress- druckes des Schabers --2-- an den Yankee-Zylinder --1-- abgegeben.
Gegebenenfalls kann der Analysator --7-- und/oder der Zeitgeber --Z-- in den Mikroprozessor --8-- integriert sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Steuerung der Belag-Dicke an einem Yankee-Zylinder, an dem zur Abnahme der mit diesem erzeugten Stoffbahn ein Schaber anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine mit der Belag-Dicke funktionell zusammenhängende Kenngrösse, wie die von dem am Belag anliegenden Schaber hervorgerufenen akustischen Schwingungen, das optische Reflexionsvermögen des Belages der elektrische Übergangswiderstand des Belages, die Dickenänderung des Belages während einer vorbestimmten Zeitdauer, das Volumen der vom Yankee-Zylinder abgenommenen Stoffbahn, Längszugspannungen in dieser Stoffbahn, deren Temperatur vor und nach dem Schaber, oder die Verformung des Schabers, während des Betriebes des Yankee-Zylinders gemessen und in elektrische Signale umgesetzt wird, die elektrischen Signale mit wenigstens einem,
vorzugsweise zwei jeweils einem Grenzwert zugeordneten Bezugssignalen verglichen werden und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleiches zumindest einer der im Betrieb des Yankee-Zylinders durchgeführten Verfahrensschritte gesteuert wird.