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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren in Verbindung mit einer Papiermaschine oder einer Vorrichtung zur Weiterverarbeitung einer Papierbahn, bei welchem Verfahren eine das Laufverhalten einer mit der Papiermaschine herzustellenden oder mit der Weiterverarbeitungsvorrichtung zu verarbeitenden Papierbahn repräsentierende Grösse gemessen wird und die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen operativen Gruppen der Papiermaschine und/oder der Weiterverarbeitungsvorrichtung aufgrund der Messung der besagten Grösse eingestellt wird.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung in Verbindung mit einer Papiermaschine oder einer Vorrichtung zur Weiterverarbeitung einer Papierbahn, welche Anordnung zumindest ein Messmittel zum Messen einer das Laufverhalten einer mit der Papiermaschine herzustellenden oder mit der Weiterverarbeitungsvorrichtung zu verarbeitenden Papierbahn repräsentierenden Grösse und Mittel zum Einstellen der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen operativen Gruppen der Papiermaschine und/oder der Weiterverarbeitungsvorrichtung aufgrund der Messung der besagten Grösse aufweist.
Die Produktionsleistung einer Papiermaschine ist direkt proportional zum Laufverhalten der Papiermaschine, da Störungen im Laufverhalten der Papiermaschine direkt mit den erzeugten Papiertonnen korrelieren und somit die Produktionsleistung mindern. Um die Papierbahn problemlos durch die Papiermaschine zu führen, muss auf die Papierbahn während ihrer ganzen Herstellung eine bestimmte Laufspannung gerichtet werden, was dadurch erreicht wird, dass Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen verschiedenen operativen Gruppen der Papiermaschine durch Steuerung von Laufverhaltenskomponenten der operativen Gruppen eingestellt werden.
Falls eine genügende Laufspannung nicht vorhanden ist, kann die nachfolgende operative Gruppe der Papiermaschine das Papier nicht mit derselben Geschwindigkeit antreiben, mit der die vorangehende operative Gruppe das Papier transportiert. Demzufolge faltet sich die Papierbahn und reisst ab. Auf entsprechende Weise führt auch eine zu grosse Laufspannung zum Abreissen der Papierbahn. Verschiedene operative Gruppen der Papierbahn beinhalten beispielsweise eine Siebpartie, eine Pressenpartie, eine Trockenpartie, die typisch in fünf oder sechs verschiedene operative Gruppen aufgeteilt ist, einen Kalander und einen Aufroller. Laufverhaltenskomponenten der operativen Gruppen schliessen beispielsweise elektromotorisch angetriebene Abzugswalzen, die das Sieb oder den Filz der Papierbahn fördern, und elektromotorisch angetriebene Saugwalzen ein.
Zudem ist die Papiermaschine mit typisch frei rotierenden Leitwalzen zum Stützen und Führen des Siebes oder des Filzes und mit Streckungswalzen zur Beibehaltung der richtigen Spannung des Siebes oder des Filzes versehen.
Aufgrund materialtechnischer Eigenschaften von Papier reicht es nicht aus, dass das Papier nur einmal mit einer bestimmten Spannung bereitgestellt wird, sondern es muss während der Herstellung an mehreren Stellen gezogen werden, um die Spannung beizubehalten. Wenn das Papier in einem Ziehspalt, d. h. zwischen verschiedenen operativen Gruppen, mit einer bestimmten Spannung vorgesehen wird und die Zugwirkung lässt nach, entspannt sich die Bahn sehr schnell und weist eine sog. Relaxationsspannung auf. Um das Laufverhalten beizubehalten, soll die Relaxationsspannung der Papierbahn jedoch grösser als die erforderliche Laufspannung sein.
Die für die zu erreichende Spannung kritischste Stelle liegt zwischen der Pressenpartie und der Trockenpartie, wo die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den operativen Gruppen typisch von 2 bis 3% betragen muss, um die bestimmte Spannung zu erreichen. In der Trockenpartie trocknet das Papier, worauf es schrumpft und automatisch einen Teil der erforderlichen Laufspannung bildet, wobei die erforderlichen Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den verschiedenen operativen Gruppen erheblich kleiner sind. Im Endbereich der Trockenpartie kann die Geschwindigkeitsdifferenz sogar negativ sein, weil die Bahn durch das Trocknen geschrumpft hat.
Das Ziehen der Papierbahn mit verschiedenen Feststoffgehalten während der Herstellung wirkt auf die endgültigen Eigenschaften des Papiers ein. Während der Papierherstellung kommen im Papier plastische, elastische und innere Dehnung vor, wenn das Papier gezogen wird. Die Verhältnisse dieser Komponenten sind hauptsächlich vom Feststoffgehalt der Bahn abhängig.
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Plastische Dehnung kommt vor, wenn das Papier nass ist, also praktisch in der Trockenpartie.
Wenn die Trocknung des Papiers anfängt, verringert sich die Wahrscheinlichkeit der plastischen Dehnung und die der anderen wächst. Im Zug zwischen der Pressenpartie und der Trockenpartie dehnt sich das Papier plastisch so, dass die Fasern ineinander gleiten, worauf die Faserknicke gerade werden und die netzartige Struktur des Papiers regulärer wird. Demzufolge nimmt auch die Zugfestigkeit des Papiers zu. Der optimale Punkt für diesen Nasszug kann jedoch gefunden werden, und wenn die Bahn über diesen Punkt gezogen wird, nimmt die Bindungsfläche RBA (Relative Bonded Area) ab und die Struktur der Bahn wird schwächer. Wenn das Papier in der Trockenpartie trocknet, bilden sich auch die Wasserstoffbindungen zwischen den Fasern.
Die Trocknung der netzartigen Papierbahn führt auch zu ihrer Schrumpfung, wobei ein innerer Spannungszustand an der Bahn entsteht, der umso grösser ist, desto geringere Schrumpfung für die Bahn zugelassen wird. Falls der Feuchtegehalt der Papierbahn nicht an jedem Punkt in Breitenrichtung der Papierbahn derselbe ist, lagern sich infolge der Zusammenwirkung des Feuchtegehaltes und der Geschwindigkeitsdifferenzen verschiedene Dehnungskomponenten in der Bahn, was sich beispielsweise in Spannungsvariationen der Bahn während des Rollens des Papiers zeigt.
Somit ist die Feuchtigkeit der Papierbahn eine das Laufverhalten der Papierbahn repräsentierende Grösse. Die Feuchtigkeit der Papierbahn indiziert, wieviel Kraft zum Ziehen der Papierbahn zwischen verschiedenen operativen Gruppen angewandt werden kann, d. h. wie grosse Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den verschiedenen operativen Gruppen der Papiermaschine vorgesehen werden kann. In der Deutschen Veröffentlichung DE 19 956 752 A1 wird angegeben, wie die Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen verschiedenen operativen Gruppen einer Papiermaschine nach dem Feuchtegehalt der Bahn eingestellt werden. Gemäss der Veröffentlichung wird der Feuchtegehalt des Papiers mit einem an der Pressenpartie und/oder der Trockenpartie angeordneten Feuchtesensor gemessen, der angeordnet ist, die Feuchtigkeit der Bahn nur an einem Punkt der Bahn in ihrer Breitenrichtung zu messen.
Aufgrund dieser punktspezifischer Feuchteangaben werden Antriebe gesteuert, die die Geschwindigkeiten der operativen Gruppen der Papiermaschine regeln. Wenn die punktspezifische Messung angewandt wird, besteht jedoch die grosse Gefahr, dass hinsichtlich der Feuchtigkeitsvariation in Breitenrichtung der Bahn die Messung an dem Punkt durchgeführt wird, wo der Feuchtegehalt der Bahn maximal oder minimal oder dazwischen ist. Dabei können die Geschwindigkeitsdifferenzen aus falschen Gründen und nicht nach dem eigentlichen Feuchtegehalt eingestellt werden, wobei in Bezug auf die Zugfestigkeit der Papierbahn die Bahn leicht mit einer zu grossen oder zu kleinen Kraft in Ziehspalten gezogen wird, was zum Abreissen der Bahn führt oder auf andere Weise die Bahneigenschaften verschlechtert.
Um Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen verschiedenen operativen Gruppen einer Papiermaschine einzustellen, ist es auch bekannt, die Spannung der Papierbahn zu messen. Ein derartiges Verfahren ist z. B. in der JP 2000-096483 A beschrieben, bei dem die Spannung in Bezug zur Breite der Papierbahn gesetzt wird. In einer anderen bekannten Lösung wird das Spannungsprofil der Papierbahn gemessen, das zur Bestimmung der mittleren Spannung der Papierbahn angewandt wird, aufgrund derer die Geschwindigkeitsdifferenzen eingestellt werden. Wenn das Spannungsprofil schlecht, also sehr ungleichmässig ist und die mittlere Spannung der Bahn verwendet wird, kann dies dazu führen, dass die Bahnspannung örtlich zu gross wird, was zum Abreissen der Bahn führt.
Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Anordnung zum Steuern von Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen operativen Gruppen in Papiermaschinen und Vorrichtungen zur Weiterverarbeitung von Papierbahnen zustande zu bringen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Feuchteprofil der Papierbahn wesentlich über die gesamte Breite der Papierbahn gemessen wird, der Minimalwert und der Maximalwert für Feuchtigkeit aufgrund des Feuchteprofils bestimmt werden, ein die auf
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die Papierbahn zu richtende zulässige Spannung repräsentierendes Ziehfenster bestimmt wird, die unteren und oberen Grenzen von welchem Ziehfenster aufgrund des Minimalwertes und Maximalwertes für Feuchtigkeit bestimmt werden, und dass die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den operativen Gruppen derart eingestellt wird, dass die Spannung der Papierbahn in einem vom Ziehfenster definierten Bereich liegt.
Weiterhin ist die erfindungsgemässe Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zumindest ein Feuchtemessgerät zum Messen des Feuchteprofils der Papierbahn wesentlich über die gesamte Breite der Papierbahn, und eine Steuereinheit aufweist, die zum Bestimmen des Minimalwertes und des Maximalwertes für Feuchtigkeit aufgrund des Feuchteprofils konfiguriert ist, die zum Bestimmen eines die auf die Papierbahn zu richtende zulässige Spannung repräsentierenden Ziehfensters konfiguriert ist, wobei die unteren und oberen Grenzen des Ziehfensters aufgrund des Minimalwertes und des Maximalwertes für Feuchtigkeit bestimmt werden, und die zum Einstellen der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den operativen Gruppen konfiguriert ist, so dass die Spannung der Papierbahn in einem vom Ziehfenster definierten Bereich liegt, aufweist.
Nach der wesentlichen Idee der Erfindung wird eine das Laufverhalten der mit der Papiermaschine herzustellenden oder mit der Weiterverarbeitungsvorrichtung zu verarbeitenden Papierbahn repräsentierende Grösse gemessen, und die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den operativen Gruppen der Papiermaschine und/oder der Weiterverarbeitungsvorrichtung wird aufgrund der Messung der besagten Grösse derart eingestellt, dass das Feuchteprofil der Papierbahn wesentlich über die gesamte Breite der Papierbahn gemessen wird, der Minimalwert und der Maximalwert für Feuchtigkeit aufgrund des Feuchteprofils bestimmt werden, aufgrund von welchen Minimal- und Maximalwerten ein die auf die Papierbahn zu richtende zulässige Spannung repräsentierendes Ziehfenster und die unteren und oberen Grenzen des Ziehfensters bestimmt werden,
und die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den operativen Gruppen derart eingestellt wird, dass die Spannung der Papierbahn in einem vom Ziehfenster definierten Bereich liegt. Erfindungsgemäss ist die das Laufverhalten der Papierbahn repräsentierende Grösse die Feuchtigkeit der Papierbahn. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine zusätzliche, das Laufverhalten der Papierbahn repräsentierende Grösse die Spannung der Papierbahn. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Feuchteprofil der Papierbahn der Mittelwert von zwei oder mehreren Feuchteprofilen, die über die gesamte Breite der Papierbahn gemessen wird. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zur Weiterverarbeitung einer Papierbahn eine Streichmaschine.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass sich das Laufverhalten und die Produktionsleistung der Papiermaschine oder von Vorrichtungen zur Weiterverarbeitung einer Papierbahn wie Streichmaschinen, Längsschneidern und Bogenschneidern und Druckmaschinen verbessern, da durch die optimierten Geschwindigkeitsdifferenzen weniger Abrisse an der Papierbahn vorkommen.
Wenn die Gesamtdehnung der Bahn in der Papiermaschine kleiner bleibt, verbessert sich die Qualität des Papiers, was das Laufverhalten der Bahn in den der Bahnbildung nachfolgenden Weiterverarbeitungsvorrichtungen oder-maschinen fördert. Infolge des optimierten Nasszugs, der während der Papierherstellung auf die Papierbahn gerichtet wird, kann auch die Stärke der Bahn in Maschinenrichtung maximiert werden. Wenn die Feuchtigkeit oder die Spannung der Papierbahn als das Laufverhalten der Papierbahn repräsentierende Grösse angewandt wird, kann diese Grösse leicht in insbesondere Papiermaschinen mit heutigen Messgeräten gemessen werden, die die Feuchtigkeit oder die Spannung messen.
Wenn das Feuchteprofil der Papierbahn als Mittelwert von zwei oder mehreren über die gesamte Breite der Papierbahn gemessenen Feuchteprofilen bestimmt wird, können die Feuchtigkeitsvariationen der Bahn in Längsrichtung leicht in den Minimal- und Maximalwerten des Feuchteprofils berücksichtigt werden, die zum Bestimmen der oberen und unteren Grenzen des Ziehfensters verwendet werden.
In dieser Beschreibung bezieht sich der Ausdruck "Papier" nicht nur auf Papier sondern auch
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auf Karton und Tissuepapier.
Die Erfindung wird ausführlicher in den beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht einer Papiermaschine, und Fig. 2 schematisch das Prinzip der erfindungsgemässen Lösung.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Papiermaschine 1. Die Papiermaschine 1 weist einen Stoffauflaufkasten 2 auf, wovon Stoff einer Siebpartie 3 zugeführt wird, wo eine Papierbahn 4 aus Stoff gebildet wird. Die Papierbahn 4 wird einer Pressenpartie 5 und weiter einer Trockenpartie 6 geführt. Die Trockenpartie 6 weist mehrere, gewöhnlich fünf oder sechs, operative Gruppen auf, von denen Fig. 1 nur die erste Trockengruppe 6a und die letzte Trockengruppe 6b zeigt. Von der Trockenpartie 6 wird die Bahn zu einem Aufroller 7 geführt. Fig. 1 zeigt auch Walzen, die für das Stützen und Führen der Papierbahn 4 verwendet werden. Die Papiermaschine 1 kann auch andere Teile wie Leimpressen oder einen Kalender aufweisen, die der Klarheit halber in Fig. 1 nicht gezeigt werden.
Die Funktion der Papiermaschine 1 ist dem Fachmann an sich bekannt, weshalb sie hier nicht ausführlicher erläutert wird.
Um die Papierbahn 4 problemlos durch die Papiermaschine 1 zu führen, muss auf die Papierbahn 4 während ihrer ganzen Herstellung ein bestimmter Zug D oder eine Laufspannung D gerichtet werden, was dadurch erreicht wird, dass die Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den verschiedenen operativen Gruppen der Papiermaschine 1 eingestellt werden. Typisch liegen die Ziehspalte, in denen ein bestimmter Zug auf die Papierbahn 4 gerichtet wird, zwischen der Siebpartie 3 und der Pressenpartie 5, zwischen der Pressenpartie 5 und der Trockenpartie 6, zwischen verschiedenen Trockengruppen der Trockenpartie 6 und zwischen der Trockenpartie 6 und dem Aufroller 7 und vor dem Kalender.
Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den verschiedenen operativen Gruppen werden eingestellt, indem die Geschwindigkeiten von Laufverhaltenskomponenten der operativen Gruppen, wie z.B. elektromotorisch angetriebenen Abzugswalzen, die das Sieb oder den Filz der Papiermaschine 1 fördern, elektromotorisch angetriebenen Saugwalzen oder dem Aufroller 7, gesteuert werden, so dass in den Ziehspalten eine Zugwirkung auf die Papierbahn gerichtet wird. Die Zugwirkung wird dadurch zustande gebracht, dass die Bahngeschwindigkeit der Laufverhaltenskomponenten einer die Papierbahn 4 übernehmenden operativen Gruppe höher als die der die Papierbahn 4 übergebenden operativen Gruppe ist.
Infolge der durch die Trocknung verursachten Schrumpfung der Papierbahn 4 kann die Geschwindigkeitsdifferenz im Endbereich der Trockenpartie 6 auch negativ sein, wobei die Bahngeschwindigkeit der Laufverhaltenskomponenten der die Papierbahn 4 übernehmenden operativen Gruppe geringer als die der Papierbahn 4 übergebenden operativen Gruppe ist.
In der erfindungsgemässen Lösung werden die Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den operativen Gruppen der Papiermaschine aufgrund der das Laufverhalten der Papierbahn 4 repräsentierenden Grösse gesteuert, wobei die Feuchtigkeit WM der Papierbahn 4 und vorzugsweise zusätzlich die Spannung WT der Papierbahn 4 als das Laufverhalten der Papierbahn 4 repräsentierende Grösse angewandt werden. Im Folgenden wird die erfindungsgemässe Lösung in dem Falle betrachtet, wo nur die Feuchtigkeit WM der Papierbahn 4 als die Zugfestigkeit der Papierbahn 4 repräsentierende Grösse angewandt wird.
Wenn Geschwindigkeitsdifferenzen aufgrund der Feuchtigkeit der Papierbahn 4 eingestellt werden, wird zuerst ein Feuchteprofil des Querprofils der Papierbahn 4 gemessen, aufgrund von welchem Feuchteprofil der Minimalwert WMMIN und der Maximalwert WMMAX für Bahnfeuchtigkeit bestimmt werden. Aufgrund des Minimalwertes WMMIN und des Maximalwertes WMMAx für Bahnfeuchtigkeit wird ein Ziehfenster 8 oder ein Lauffenster 8 bestimmt, das für die Steuerung von Geschwindigkeiten der operativen Gruppen verwendet wird, so dass die optimale Geschwindigkeitsdifferenz in einem bestimmten Ziehspalt erreicht wird. Ein solches Ziehfenster 8 wird schematisch in Fig. 2 dargestellt, in der die horizontale Achse den Zug D darstellt und die
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vertikale Achse die Bahnspannung WT darstellt.
Das Verhältnis des Bahnzuges D zur Bahnspannung WT, das schematisch mit einem Graph 14 in Fig. 2 dargestellt worden ist, muss in einem vom Ziehfenster 8 angezeigten Bereich liegen, so dass die optimale Geschwindigkeitsdifferenz in einem bestimmten Ziehspalt derart erreicht wird, dass die Bahn nicht abreisst. Die untere Grenze WTM,N des Ziehfensters 8 wird aufgrund des Maximalwertes WMMAX für Feuchtigkeit des Querprofils der Papierbahn 4 bestimmt und die obere Grenze WTMAx des Ziehfensters 8 wird aufgrund des Minimalwertes WMMIN für Feuchtigkeit des Querprofils der Papierbahn 4 bestimmt.
Das Ziehfenster der Fig. 2 kann auch derart gebildet werden, dass die horizontale Achse den Zug D darstellt und die vertikale Achse die Bahnfeuchtigkeit WM darstellt, wobei der Maximalwert WMMAx für Feuchtigkeit des Querprofils der Bahn als untere Grenze für das Ziehfenster verwendet wird und der Minimalwert WMMIN für Feuchtigkeit des Querprofils der Bahn als obere Grenze für das Ziehfenster verwendet wird. Der Maximalwert WMMAx und der Minimalwert WMMIN für Feuchtigkeit des Querprofils der Papierbahn oder die aufgrund von diesen bestimmte grösste zulässige Bahnspannung WTMAx und die kleinste zulässige Bahnspannung WTMIN fungieren somit als Sollwerte, die die Grenzen setzen, in denen die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den operativen Gruppen in den verschiedenen Ziehspalten eingestellt wird.
Fig. 2 zeigt, dass falls die Papierbahn 4 zu viel gezogen wird, reisst die Bahn ab. Falls die Bahn dementsprechend nicht ausreichend gezogen wird, wird die erforderliche Bahnspannung WT nicht erreicht, was auch zum Abreissen der Bahn führt. Die Abhängigkeit des erforderlichen Zuges D von der Feuchtigkeit der Papierbahn 4 hat zur Folge, dass die Bahn gemäss der feuchtesten Stelle des Feuchtequerprofils gezogen werden muss, so dass auch diese Stelle der Bahn bis zum nächsten Ziehspalt geführt werden kann. Deshalb wird der untere Grenze WTMIN des Ziehfensters 8 aufgrund des Maximalwertes WMMAx für Feuchtigkeit des Querprofils der Bahn bestimmt.
Die Bahn kann aber nicht mehr gezogen werden als was von der trockensten Stelle des Feuchteprofils erlaubt wird, da wenn die Spannung der trockneren Stelle die Zugfestigkeit der Bahn überschreitet, reisst die Bahn ab. Deshalb wird der obere Grenze WTMAx des Ziehfensters 8 aufgrund des Minimalwertes WMMIN für Feuchtigkeit des Querprofils der Bahn bestimmt. Unter Verwendung des aufgrund der Minimal- und Maximalwerte WMMIN und WMMAx bestimmten Ziehfensters 8 kann das Laufverhalten der Papierbahn 4 optimiert werden, so dass bei einem bestimmten Minimalwert WMMIN für Feuchtigkeit die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den operativen Gruppen auf ein bestimmtes Niveau beschränkt wird, so dass die Bahn nicht abreisst.
Dementsprechend ist man bei einem bestimmten Maximalwert WMMAx für Feuchtigkeit bestrebt, die Bahn etwas mehr zu ziehen, falls dies vom Minimalwert WMMIN für Feuchtigkeit erlaubt wird, um den erforderlichen Zug D zu erreichen. Die Feuchtigkeitsvariationen der Papiermaschine 1 in Längsrichtung, oder in Maschinenrichtung MD, können zudem berücksichtigt werden, indem die mittlere Feuchtigkeit WMMEAN des Feuchteprofils des Querprofils der Papierbahn 4 beobachtet wird und die Veränderungen der Minimal- und Maximalwerte WMMIN und WMMAx für Feuchtigkeit berücksichtigt werden, wenn die Geschwindigkeitsdifferenz eingestellt wird. Dabei wird die eigentliche mittlere Feuchtigkeit und nicht die Wirkung einiger potentieller Feuchteprofilspitzen auf die mittlere Feuchtigkeit betrachtet.
In der Praxis muss die Bahn innerhalb des besagten Ziehfensters 8 gezogen werden, falls das Laufverhalten behalten werden soll. Wenn die Geschwindigkeit zunimmt, vermindert sich das Ziehfenster 8 und die Kontrolle des Feuchteprofils der Bahn wird immer anspruchsvoller. Der Minimalwert WMMIN, der Maximalwert WMMAx und der Mittelwert WMMEAN für Feuchtigkeit des Feuchteprofils des Querprofils der Papierbahn 4 können aufgrund nur einer Messung des Feuchteprofils des Querprofils der Papierbahn 4 bestimmt werden, aber vorteilhaft werden diese Grössen aufgrund des mittleren Profils bestimmt, das anhand von mehreren aufeinander folgenden Feuchteprofilmessungen ermittelt worden ist.
Das Feuchteprofil des Querprofils der Papierbahn 1 wird mit einem in Verbindung mit der Papiermaschine 1 angeordneten Feuchtemessgerät 9 bestimmt. Das Feuchtemessgerät 9 kann beispielsweise ein sog. traversierendes Messgerät sein, wobei das Messgerät in einem Messschlitten angeordnet ist, der sich in einem sich über die Breite der Papierbahn 4 erstreckenden Messrahmen befindet. Wegen räumlicher Anforderungen befindet sich ein solches Messgerät
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gewöhnlich unmittelbar vor dem Aufroller 7. Unter Verwendung des traversierenden Messgeräts kann das Querprofil der Papierbahn 4 einmal oder zweimal pro Minute bestimmt werden, weil der Messschlitten die Papierbahn 4 durchschnittlich in 30 bis 45 Sekunden durchquert. Der Klarheit halber sind der Messrahmen und der Messschlitten nicht in Fig. 1 dargestellt.
Ein auf Reflexionsmessung basierendes mini-traversierendes Messgerät, wobei die Feuchtigkeit der Papierbahn 4 wesentlich gleichzeitig über die gesamte Breite der Papierbahn 4 gemessen werden kann, wird vorteilhaft als Feuchtemessgerät 9 zum Messen des Feuchteprofils des Querprofils der Papierbahn 4 verwendet. Dieses mini-traversierende Messgerät weist mehrere nebeneinander angeordnete Messköpfe und Messkanäle auf, die veranlasst werden, sich hin und her zu bewegen, d. h. einen Teil der Strecke in Querrichtung der Papierbahn 4 zu oszillieren. Indem die Messköpfe beispielsweise ca. 10 cm hin und her bewegt werden, kann die 10 Meter breite Papierbahn wesentlich an jeder Stelle gemessen werden, wobei ein Hundert Messkanäle benutzt werden.
Mittels eines solchen mini-traversierenden Messgeräts kann der gesamte Querprofil der Papierbahn 4 typisch in weniger als einer Sekunde gemessen werden, und somit erfolgt die Messung wesentlich schneller als wenn sie mit einem traversierenden Messgerät durchgeführt würde. Das mini-traversierende Messgerät kann sich an mehreren Stellen in der Papiermaschine 1 befinden, beispielsweise zwischen der Siebpartie 3 und der Pressenpartie 5, zwischen der Pressenpartie 5 und der Trockenpartie 6, im Anfangsbereich verschiedener Trockengruppen und zwischen der Trockenpartie 6 und dem Aufroller 7.
Falls der Trocknungsgraph der Papierbahn 4 durch die ganze Papiermaschine bekannt ist, können aufgrund nur einer Messung des Feuchtemessgeräts 9 mehrere Ziehspalte gesteuert werden. Falls das Feuchtemessgerät 9 dabei im Anfangsbereich der ersten Trockengruppe 6a angeordnet ist, können der Ziehspalt zwischen der Pressenpartie 5 und der Trockenpartie 6 durch Rückkopplung und der Ziehspalt zwischen der ersten Trockengruppe 6a und der nachfolgenden Trockengruppe aufgrund derselben Messung durch Vorwärtsregelung gesteuert werden. Weiterhin kann das Spannungsprofil oder-niveau der Papierbahn 4 in verschiedenen Stufen der Trocknung optimiert werden, indem die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den verschiedenen operativen Gruppen in einem vom zulässigen Ziehfenster 8 angezeigten Bereich gesteuert wird.
Dabei würde beispielsweise nach der Pressenpartie 5 die untere Grenze WTMIN des Ziehfensters 8 und im Endbereich der Trockenpartie 6 die obere Grenze WTMAX des Ziehfensters 8 oder umgekehrt verwendet.
Die Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den verschiedenen operativen Gruppen der Papiermaschine werden derart eingestellt, dass die Geschwindigkeiten der Laufverhaltenskomponenten der operativen Gruppen, wie z.B. elektromotorisch angetriebenen Abzugswalzen oder elektromotorisch angetriebenen Saugwalzen gesteuert werden, so dass ein gewünschter Zug D auf die Papierbahn 4 in den Ziehspalten gerichtet wird. In der Lösung der Fig. 1 werden die von den Feuchtemessgeräten 9 durchgeführten Feuchtigkeitsmessungen in einer zentralen Steuereinheit 10 gesammelt, wo sie dafür verwendet werden, dass ein Ziehfenster 8 für jeden zu steuernden Ziehspalt bestimmt wird.
Aufgrund jedes Ziehfensters 8 und der dem Ziehspalt entsprechenden gemessenen Feuchtigkeit WM sendet die Steuereinheit 10 zu Motorantrieben 12, die Elektromotoren 11der Laufverhaltenskomponenten steuern, einen Sollwert CV für Geschwindigkeit des betreffenden Elektromotors, so dass die Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den verschiedenen operativen Gruppen optimal für das Laufverhalten der Bahn sind. Die Geschwindigkeitssollwerte CV werden meistens als relative Werte angegeben, so dass wenn die Geschwindigkeit der Maschine verändert wird, wird die Spannungsdifferenz des Papiers beibehalten und die Geschwindigkeitsdifferenzen nicht manuell verändert werden müssen.
Die Elektromotoren 11 werden mit Geschwindigkeitsregelung gesteuert, und der den Elektromotor 11 steuernde Motorantrieb 12 weist somit einen Geschwindigkeitsregler auf, der aufgrund des Sollwertes CV für Geschwindigkeit und der aus dem Elektromotor 11gemessenen Geschwindigkeit MV die erforderliche Geschwindigkeitsveränderung bestimmt. Die Geschwindigkeit MV des Elektromotors 11wird gewöhnlich mit einem an der Achse des Elektromotors 11angeordneten Geschwindigkeitsmesselement, typisch einem Tachometer, gemessen. Die statische Genauigkeit des Geschwindigkeitsreglers beträgt gewöhnlich ca. 0,01%. Der Klarheit halber
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werden in Fig. 1 nur einige Elektromotoren 11 dargestellt, und Mittel zum Messen von Strom, Spannung und Geschwindigkeit der Elektromotoren 11sind von Fig. 1 ausgelassen worden.
Die offenbarte Lösung kann neben der Papiermaschine auf gleiche Weise auch in unterschiedlichen Vorrichtungen zur Weiterverarbeitung einer Papierbahn 4, beispielsweise in Streichmaschinen, Längsschneidern und Bogenschneidern und Druckmaschinen, benutzt werden. Eine Weiterverarbeitungsvorrichtung, insbesondere eine Streichmaschine, kann auch on-line funktionieren, so dass die Papierbahn 4 von der Papiermaschine 1 direkt zur Weiterverarbeitungsvorrichtung geführt wird, ohne dass die Bahn zwischendurch abgebrochen wird, wodurch die offenbarte Lösung zum Einstellen der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen operativen Gruppen der Papiermaschine und der Weiterverarbeitungsvorrichtung verwendet wird.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass sich das Laufverhalten und die Produktionsleistung der Papiermaschine oder der Vorrichtung zur Weiterverarbeitung einer Papierbahn verbessern, da durch die optimierten Geschwindigkeitsdifferenzen weniger Abrisse an der Papierbahn 4 vorkommen. Auch die Qualität des Papiers verbessert sich, weil durch die optimierten Geschwindigkeitsdifferenzen die Gesamtdehnung der Papierbahn 4 kleiner wird, was zum besseren Laufverhalten der Bahn sowohl in der Papiermaschine nachfolgenden Weiterverarbeitungsmaschinen als auch in Druckmaschinen führt. Infolge des auf die Papierbahn 4 gerichteten optimierten Nasszuges kann auch die Festigkeit der Bahn in Maschinenrichtung maximiert werden.
Die Spannung WT der Papierbahn 4 kann auch als das Laufverhalten der Papierbahn 4 repräsentierende Grösse verwendet werden. Das Spannungsprofil der Papierbahn 4 wird über die gesamte Breite der Bahn mit einem in Verbindung mit der Papiermaschine 1 angeordneten Spannungsmessgerät 13, z. B. einem Spannungsmessbalken, gemessen. Der Spannungsmessbalken weist eine bogenförmige Messleiste auf, die die bewegliche Papierbahn 4 passiert, so dass die Bahn die von ihr getragene Luft zur Bildung eines Luftbettes zwischen der Bahn und der Messleiste verwendet. Die Bahnspannung WT kann durch Messung der vom Luftbett auf die Messleiste angewandten Kraft oder des Luftbettdruckes bestimmt werden, welche beide Grössen proportional zur Spannung WT der Papierbahn 4 sind.
Das Spannungsmessgerät 13 ist in Fig. 1 unmittelbar vor dem Aufroller 7 in der Papiermaschine angeordnet, aber es kann in der Papiermaschine 1 auch an einer solchen Stelle vorhanden sein, wo die Papierbahn 4 auf das Sieb oder den Filz nicht gestützt wird. Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den verschiedenen operativen Gruppen der Papiermaschine 1 werden aufgrund des Ziehfensters 8, das anhand der Feuchtigkeit der Papierbahn 4 bestimmt wird, und des Minimalwertes WTMINV und des Maximalwertes WTMAxv des gemessenen Spannungsprofils der Papierbahn 4 eingestellt. Anhand des Minimalwertes WTMINV des Spannungsprofils wird sichergestellt, dass die Spannung der Papierbahn 4 örtlich nicht zu klein wird, was zum Abreissen der Papierbahn führen würde.
Anhand des Maximalwertes WTMAxv des Spannungsprofils wird wiederum sichergestellt, dass die Papierspannung örtlich nicht zu gross wird, was wiederum zum Abreissen der Papierbahn führen würde. Aufgrund der Form des Spannungsprofils kann automatisch die Wahl getroffen werden, welches Signal für die Spannungsregelung verwendet wird. Andererseits könnte man auch den Mittelwert des Spannungsprofils für die Regelung verwenden, so dass der Betriebsbereich des Reglers derart beschränkt wird, dass die Minimal- und Maximalwerte des Spannungsprofils die zulässigen Grenzen nicht unterschreiten/überschreiten. Wie in Zusammenhang mit dem Feuchtemessgerät 9 können aufgrund von einer von nur einem Spannungsmessgerät 13 durchgeführten Messung mehrere Ziehspalte gesteuert werden, indem die Vorwärtsregelung und Rückkopplung benutzt werden.
Die Zeichnungen und die dazugehörige Beschreibung dienen lediglich zur Veranschaulichung der Idee der Erfindung. Die Einzelheiten der Erfindung können im Rahmen der Patentansprüche variieren. Demnach ist es klar, dass anstelle einer zentralen Steuereinheit 10 die Ziehspalte auch mit dezentralen Steuereinheiten gesteuert werden können. Ungeachtet dessen, ob eine zentrale Steuereinheit 10 oder mehrere dezentrale Steuereinheiten zum Steuern von Geschwindigkeitsdifferenzen verwendet werden, ist es vorteilhaft, dass die Steuereinheiten an
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dem übrigen Automatisierungssystem der Papiermaschine 1 gekoppelt werden.
Patentansprüche : 1. Verfahren in Verbindung mit einer Papiermaschine oder einer Vorrichtung zur Weiterverar- beitung einer Papierbahn, bei welchem Verfahren eine das Laufverhalten einer mit der Pa- piermaschine (1) herzustellenden oder mit der Weiterverarbeitungsvorrichtung zu verarbei- tenden Papierbahn (4) repräsentierende Grösse gemessen wird und die Geschwindigkeits- differenz zwischen operativen Gruppen der Papiermaschine (1) und/oder der Weiterverar- beitungsvorrichtung aufgrund der Messung der besagten Grösse eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Feuchteprofil der Papierbahn (4) wesentlich über die gesamte Breite der Papier- bahn (4) gemessen wird, der Minimalwert (WMMIN) und der Maximalwert (WMMAX) für Feuchtigkeit (WM) aufgrund des Feuchteprofiis bestimmt werden, ein die auf die Papierbahn (4) zu richtende zulässige Spannung (WT)
repräsentierendes
Ziehfenster (8) bestimmt wird, von welchem Ziehfenster (8) die unteren und oberen Gren- zen aufgrund des Minimalwertes (WMMIN) und Maximalwertes (WMMAx) für Feuchtigkeit (WM) bestimmt werden, und dass die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den operativen Gruppen derart eingestellt wird, dass die Spannung (WT) der Papierbahn (4) in einem vom Ziehfenster (8) definierten Be- reich liegt.