<Desc/Clms Page number 1>
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faserzement-Platten bzw.
-Formkörpern, o. dgl. mit folgenden Schritten: - Herstellen einer Fasersuspension aus einem zementhaltigen Bindemittel, in dem Zellulo- sefasern und/oder ähnliche Fasern verteilt sind ; - Verdünnen der Fasersuspension mit Wasser auf einen vorbestimmten Feststoffgehalt, - Zuführen der verdünnten Fasersuspension in mindestens einen Siebzylinderkasten, wobei das Niveau der Füllung des Siebzylinderkastens auf einen Sollwert geregelt wird, - Auftragen der verdunnten Fasersuspension auf eine im Siebzylinderkasten angeordnete
Siebzylindertrommel; - Übertragen der an der Siebzylindertrommel ausgebildeten Schicht der Fasersuspension auf ein Filzband; - Trocknen und Pressen der auf dem Filzband befindlichen Schicht; - Abnehmen der Schicht von Filzband zur Herstellung von Platten oder Formkörpern; - Messen der Dicke der vom Filzband abgenommenen Schicht;
- Regeln der Stoffdichte der in den Siebzylinderkasten zugeführten Suspension.
Seit langer Zeit werden in der Baustoffindustrie faserverstärkte Verbundmaterialien erfolgreich eingesetzt. Anfänglich wurden Asbestfasern in einer Zementmatrix verteilt und zu Platten oder
Formkörpern geformt. Zu diesem Zweck wurde das sogenannte Hatschek-Verfahren entwickelt.
Nach dem Bekanntwerden der extrem toxischen Wirkung von Asbestfasern wurden Versuche unternommen, die Asbestfasern durch Zellulosefasern oder andere Fasermaterialien, wie etwa synthetische Fasern oder Glasfasern, zu ersetzen. Die vorliegende Erfindung ist primär auf die
Herstellung von Faserzement-Platten oder entsprechenden-Formkörpern gerichtet, bei denen primär Zellulosefasern eingesetzt werden. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung aber auch für andere Fasertypen geeignet. So ist hier auch die Herstellung von Glasvlies- oder Spanplatten oder Faserzement-Rohren umfasst.
In der EP 0 168 191 A ist ein solches Verfahren dargestellt. Wesentlich bei der Durchführung des Verfahrens ist die Gewährleistung einer vorbestimmten Dicke der hergestellten Platten inner- halb eines relativ engen Toleranzbereiches. Üblicherweise wird die Dicke durch entsprechende Messzellen erfasst und an der Maschine angezeigt Eine Bedienungsperson kann bei Vorliegen von Dickenabweichungen entsprechende Eingriffe im Verfahren vornehmen. So kann beispielsweise die Maschinengeschwindigkeit verändert werden, oder es kann die Zusammensetzung der Faser- suspension verändert werden. Es ist offensichtlich, dass eine Verringerung der Maschinenge- schwindigkeit oder eine Erhöhung der Stoffdichte der Fasersuspension eine Vergrösserung der Dicke der hergestellten Platten zur Folge hat und umgekehrt. Diese Regelvorgänge können auch automatisiert durchgeführt werden.
Es hat sich jedoch in der Praxis herausgestellt, dass auch bei sorgfältiger Abstimmung der entsprechenden Regelkreise die entsprechenden Toleranzen nicht immer zuverlässig eingehalten werden können.
Die SU 966 186 A beschreibt eine Vorrichtung zur Steuerung einer Asbestzementanlage, bei der einer Regelung der Dicke der Vliesschicht durch eine Beeinflussung der Maschinenge- schwindigkeit und der Stoffkonzentration erfolgt. Das Niveau in den Siebzylinderkästen wird jedoch stets konstant gehalten. Ein ähnliches Verfahren ist auch in der SU 986 798 A beschrieben.
Weiters ist aus der SU 895 665 A ein Verfahren zur Regelung der Plattendicke bei einer As- bestzementanlage bekannt, bei dem neben der Maschinengeschwindigkeit die Drehzahl von Rührwerken verändert wird, die in den Siebzylinderkästen angeordnet sind.
Die oben beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können jedoch Abweichungen der Plat- tendicke vorn Sollwert nur relativ langsam korrigieren, so dass der Anteil an Ausschuss relativ gross ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das oben beschriebene Verfahren so weiterzubil- den, dass die Dicke der hergestellten Produkte mit einer grösseren Genauigkeit und Zuverlässigkeit gewährleistet werden kann.
Erfindungsgemäss ist daher vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der gemessenen Dicke der vom Filzband abgenommenen Schicht der Sollwert des Niveaus der Füllung mindestens eines Siebzylinderkastens verändert wird.
Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, dass zur Regelung der Dicke des hergestellten Produktes die Füllhöhe in dem Siebzylinderkasten verändert wird. Auch bisher waren autonome
<Desc/Clms Page number 2>
Regelungen des Niveaus in einem Siebzylinderkasten bekannt. Diese Regelungen hatten jedoch lediglich die Funktion, einen vorbestimmten Sollwert einzuhalten, um damit ein Leerlaufen oder ein Überfüllen des Siebzylinderkastens zu verhindern. Bei der vorliegenden Erfindung wird nun eben dieser Sollwert dynamisch verändert, um die Plattendicke entsprechend zu regeln. Grundsätzlich kann die vorliegende Erfindung mit herkömmlichen Regeleinrichtungen durchgeführt werden Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Regelfunktionen in ein bestehendes SPS- oder Leitsys- tem integriert werden.
In diesem Fall werden die PID-Regler softwaremässig durch entsprechende Programme gebildet. So können etwa zum Ausgleich von vereinzelt auftretenden Fehlmessungen oder kurzfristigen Messabweichungen entsprechende Algorithmen vorgesehen werden, die bei- spielsweise Extremwerte ausscheiden, oder eine gleitende Durchschnittsbildung über eine vorbe- stimmte Anzahl von Messwerten durchführen. Auf diese Weise kann ein sanftes und angemesse- nes Regelverhalten erreicht werden.
In einer besonders begünstigten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist vorge- sehen, dass die Regelung des Sollwerts für das Niveau der Fullung des Siebzylinderkastens ein schnelleres Ansprechverhalten aufweist, als die Regelung der Stoffdichte, d.h. Priorität vor der Regelung der Stoffdichte besitzt. Eine Veränderung des Niveaus der Füllung des Siebzy- linderkastens ermöglicht eine besonders schnelle Veränderung der Dicke der erzeugten Produkte.
Der Regelbereich ist jedoch begrenzt, da das Niveau nur innerhalb gewisser Grenzen verändert werden kann, ohne die Stabilität des Prozesses zu gefährden. Längerfristige Drifts der Plattendicke sollten daher nicht ausschliesslich durch die Niveauveränderung in den Siebzylinderkästen ausge- glichen werden, sondern in an sich bekannter Weise durch die Regelung der Stoffdichte im Vormi- scher. Alternativ dazu oder zusätzlich kann auch die Maschinengeschwindigkeit verandert werden Besonders günstig ist es dabei, wenn bei Regelabweichungen als erstes das Niveau im Siebzylin- derkasten verändert wird, danach mit etwas langsamerem Ansprechverhalten die Maschinenge- schwindigkeit und erst dann, wenn auch diese Massnahmen nicht vollständig ausreichen, die Stoff- dichte im Vormischer beeinflusst wird.
Es ist jedoch auch möglich, beim Auftreten von Regelabwei- chungen, die nicht durch die Niveauregulierung in den Siebzylinderkästen ausgeglichen werden konnen, sofort die Stoffdichte im Vormischer zu beeinflussen.
In einer weiteren begünstigten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, Dickenabweichungen quer zur Maschinenrichtung auszugleichen. Es werden dazu meh- rere Messstellen über die Breite der hergestellten Platten vorgesehen. Wenn nun an einer der Messstellen eine Abweichung der Plattendicke erkannt wird, so kann durch gezielte Regelung am Siebzylinderkasten in diesem Bereich eine Korrektur durchgeführt werden. Diese Korrektur besteht dann, dass in dem betreffenden Bereich die Stoffzufuhr entsprechend verändert wird. Als besonders günstig hat es sich jedoch dabei herausgestellt, wenn die Regelung in Dickenrichtung im wesentli- chen umgekehrt zur generellen Regelung erfolgt.
Dies ist folgendermassen zu erläutern: Generell wird bei einer positiven Dickenabweichung, das heisst, wenn sich herausstellt, dass das hergestellte Produkt eine zu grosse Dicke aufweist, das Niveau im Siebzylinderkasten abgesenkt. Auf diese Weise wird die benetzte Fläche der Siebzylinder verkleinert und weniger Stoff auf die Siebzylinder- trommeln aufgetragen, was letztlich zu einer Verringerung der Dicke des hergestellten Produktes führt und zu einem Ausgleich der Abweichung beiträgt. Bei der Regelung in Querrichtung wird jedoch ein anderer Effekt benützt.
Wenn sich beispielsweise herausstellt, dass die mittlere Dicke des Produktes zwar den Anforderungen entspricht, jedoch an einer Messstelle eine positive Re- gelabweichung, an einer anderen Messstelle eine negative Regelabweichung vorliegt, dann wird die Gesamtzufuhrmenge in den Siebzylinderkasten beibehalten, jedoch an der Stelle der positiven Re- gelabweichung die Zufuhrmenge erhöht und an der Stelle der negativen Dickenabweichung die Zufuhrmenge abgesenkt. Auf diese Weise bleibt das Niveau im Siebzylinderkasten konstant, es wird jedoch an der Stelle der verstärkten Zufuhr eine entsprechend verstärkte Strömungsbe- wegung im Siebzylinderkasten erzeugt, die zu einer Verringerung der Anlage an die Siebzylinder- trommel führt.
Umgekehrt bewirkt eine Verringerung der lokalen Zufuhr der Stoffsuspension in den Siebzylmderkasten an dieser Stelle eine Verringerung der Strömungsbewegung mit sich, was zu einem verstärkten Auftrag auf die Siebzylindertrommel führt. Auf diese Weise kann ein Ausgleich von Dickenabweichungen in Querrichtung herbeigeführt werden.
Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung sowohl bei Ver- wendung nur eines Siebzylinderkastens, als auch bei Verwendung von mehreren Siebzylinder-
<Desc/Clms Page number 3>
kästen anwendbar ist und eine wirksame Regelung der Plattendicke ermöglicht.
Weiters betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Faserzement- Platten bzw. -Formkörpern o. dgl. mit: - mindestens einem Vormischer (3) zur Bereitstellung einer Fasersuspension; - mindestens einem Siebzylinderkasten (6a, 6b) mit einer darin drehbar angeordneten
Siebzylindertrommel (7a, 7b); - einem Filzband (8) zur Aufnahme einer auf der Siebzylindertrommel (7a, 7b) ausge- bildeten Schicht aus der Fasersuspension; - einer Einrichtung zum Abnehmen der Schicht vom Filzband (8) ; - mindestens einer Einrichtung (12) zum Messen der Dicke der abgenommenen Schicht;
- einer Regelungseinrichtung zur Regelung der Dicke der abgenommenen Schicht, - eine weitere Regelungseinrichtung zur Regelung des Niveaus der Füllung des Sieb- zylinderkastens (6a, 6b) auf einen Sollwert mit Stellgliedern zur Einstellung des Niveaus der Füllung des Siebzylinderkastens (6a, 6b).
Erfindungsgemäss ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung zur Regelung der Dicke der abgenommenen Schicht mit der weiteren Regelungseinrichtung ver- bunden ist, um den Sollwert des Niveaus als Stellgrösse zu verändern. In den Siebzylinderkästen sind Einrichtungen zur Erfassung des Niveaus vorgesehen. Diese können beispielsweise als Drucktransmitter ausgebildet sein. Die Stellglieder zur Änderung des Niveaus in den Siebzylinder- kästen können als Regelventile ausgebildet sein, die in den Zufuhrleitungen für die Suspension in die Siebzylinderkästen angeordnet sind. In gleicher Weise sind jedoch auch frequenzgeregelte Zufuhrpumpen möglich. Die Messung der Dicke der hergestellten Platten kann berührungslos durch Laserstrahlen, Ultraschall oder dergleichen erfolgen, es ist aber auch eine mechanische Abtastung möglich.
Besonders bevorzugt ist es, wenn mehrere Einrichtungen zum Messen der Dicke der Schicht vorgesehen sind, und dass diesen Einrichtungen Stellglieder zugeordnet sind, die die Zufuhr der Suspension zum Siebzylinderkasten regeln. Auf diese Weise kann auch die Dickenverteilung in der Richtung quer zur Maschinenrichtung in einem genauen Toleranzbereich gehalten werden.
In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausfüh- rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungs- gemässen Vorrichtung, und die Fig. 2 ein Blockschaltbild des wesentlichen Teils des erfindungsge- mässen Verfahrens.
In der Fig. 1 ist der grundsätzliche Aufbau einer Anlage zur Herstellung von Faserzement- Platten dargestellt. In einem Reaktionsbehälter wird eine Fasersuspension von relativ grosser Stoffdichte bereitgestellt. Über eine Stoffpumpe 2 wird diese Suspension einem Vormischer 3 zugeführt, in dem die Fasersuspension mit Wasser auf eine vorbestimmte Stoffdichte verdünnt wird. Vom Vormischer 3 gehen eine Vielzahl von Zufuhrleitungen 4 aus, in denen jeweils ein Schieber 5 angeordnet ist. Die Fasersuspension aus den Leitungen 4 wird in zwei hintereinander geschaltete Siebzylinderkästen 6a und 6b geführt, in denen jeweils eine Siebzylindertrommel 7a, 7b angeordnet ist. Die Siebzylindertrommeln 7a, 7b tauchen in die Fasersuspension ein, die in den Siebzylinderkästen 6a, 6b vorliegt, so dass sich eine Schicht der Fasersuspension an die Siebzylin- dertrommeln 7a, 7b anlegt.
Durch die Drehung der Siebzylindertrommeln 7a, 7b wird diese Schicht aus dem Suspensionsbad herausgeführt und einer ersten Entwässerung unterzogen. Oberhalb der Siebzylinderkästen 6a, 6b ist ein endloses Filzband 8 geführt, das über Walzen 9a, 9b an die Siebzylindertrommeln 7a, 7b angedrückt wird. Auf diese Weise wird die auf den Siebzylindertrom- meln 7a, 7b gebildete Schicht abgenommen und auf das Filzband 8 übertragen. An einer Format- walze 10 wird die weiter entwässerte Schicht vom Filzband 8 abgenommen und auf eine För- dereinrichtung 11abgelegt. Die auf diese Weise hergestellten Platten werden weiter getrocknet und in nicht dargestellten weiteren Verarbeitungsschritten gegebenenfalls zu Formkörpern, wie etwa Wellplatten, weiterverarbeitet.
Im Bereich der Fördereinrichtung 11 sind berührungslose Sensoren 12 vorgesehen, die die Plattendicke mit Hilfe von Laserstrahlen erfassen. Das Filzband 8 wird nach dem Durchlaufen der Formatwalze 10 in einer entsprechenden Vorrichtung 13 gereinigt, um erneut den Siebzylinder- trommeln 7a und 7b zugeführt zu werden. Über eine Vielzahl von Steuerleitungen 14 sind Senso- ren und Betätigungsglieder, die in der Folge beschrieben werden, mit einer nicht dargestellten
<Desc/Clms Page number 4>
Prozesssteuerungseinrichtung verbunden.
In der Fig. 2 ist dabei der grundsätzliche Ablauf des erfindungsgemässen Regelverfahrens dar- gestellt. Über die Sensoren 12 werden zu jedem Zeitpunkt drei Messwerte a am und ar ermittelt, die jeweils einen Messwert der Plattendicke im linken, im mittleren bzw. im rechten Bereich in
Breitennchtung entsprechen. In einem ersten Berechnungsschritt, der in dem Kasten 100 durchge- führt wird, erfolgt eine erste Bearbeitung der Messwerte aus der Dickenmessung. Zunächst einmal werden die einzelnen Messwerte a am und ar gefiltert, um Fehlmessungen auszuscheiden, die unmögliche oder unsinnige Messwerte zeigen. Weiters werden die Messwerte geglättet, um zufallige Schwankungen auszugleichen, und es wird das arithmetische Mittel der gefilterten und geglatteten Messwerte gebildet, um die mittlere Plattendicke zu berechnen.
Der Kernbereich der eigentlichen Regelung der Plattendicke wird in dem mit unterbrochenen Linien dargestellten Kasten 101 durch- geführt. Die Messwerte aus der Dickenberechnung 100 werden einem ersten Regler 102 zugeführt, in dem der Sollwert für das Niveau der Siebzylinderkästen als Stellgrösse berechnet wird Die Aus- gabe des Reglers 102 wird einer Siebzylinderkastenniveauregelung 103 zugeführt, die in an sich bekannter Weise ausgeführt ist. Dies bedeutet, dass das Niveau der Füllhöhe der Fasersuspension innerhalb der Siebzylinderkästen 6a, 6b durch entsprechende Sensoren erfasst wird, und auf den Sollwert, der von der Regelung 102 ausgegeben wird, geregelt wird. In einem Regler 104 wird eine Querprofildickenregelung durchgeführt.
Wie dies oben bereits beschrieben worden ist, wird bei Vorliegen einer positiven Regelabweichung eines der Messwerte a am und ar ein positives Regel- signal fur die entsprechende Zufuhrleitung ausgegeben, während für die anderen Zufuhrleitungen ein negatives Regelsignal ausgegeben wird. Die Regelsignale aus den Reglern 103 und 104 werden bei 105 additiv überlagert und den Stellgliedern 106 zugeführt. Bei den Stellgliedern 106 kann es sich je nach Ausführungsvariante um drehzahlgeregelte Zufuhrpumpen oder bei Verwen- dung von konstantfördernden Zufuhrpumpen oder bei Förderung durch Schwerkraft um entspre- chende Regelventile handeln.
In dem Regler 107 wird ein Signal zur Veränderung der Maschinengeschwindigkeit erzeugt, das einem Hauptantrieb 108 für die Fordergeschwindigkeit des Filzbands 8 zugeführt wird. In einem weiteren Regler 109 werden Signale für die Einstellung der Stoffdichte im Vormischer er- zeugt. In Zusammenwirken mit einer an sich bekannten Niveauregulierung 110 für den Füllstand im Vormischer 3 werden Durchflussregler 111a und 111bfür das Verdünnungswasser, das dem Vor- mischer 3 zugeführt wird, angesteuert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Stoffpumpe 112 frequenzgeregelt. Die Regler 111 a und 111b regeln entsprechende Ventile 113a und 113b für das Verdünnungswasser. Falls erforderlich kann auch die Stoffpumpe 112 durchflussregelbar aus- geführt sein.
Die Regler 102,104, 107 und 109 sind jeweils als PID-Regler ausgeführt bzw softwaremässig einem PID-Regler nachgebildet Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass die Regler so ein- gestellt sind, dass eine Dickenabweichung eine Reaktion der Regler 102 und 104 hervorruft, die sofort, d. h. etwa auf die nächste Platte wirksam ist. Im Regler 107 wird dagegen ein Mittelwert über einige Platten gebildet, so dass eine entsprechend langsamere Reaktion erhalten wird Der Regler 109 reagiert erst bei einer zu grossen Auslenkung der Regler 102 und/oder 107.
Mit der vorliegenden Erfindung kann die Plattendicke der hergestellten Platten sehr genau auf dem geforderten Sollwert gehalten werden. Auf diese Weise wird der Ausschuss verringert und die Zuverlässigkeit der Produktion erhöht. Auf diese Weise kann auch eine deutliche Rohmatenaler- sparnis erzielt werden.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.