CN111819326B - 靴辊系统和用于监测靴辊的密封性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及靴辊系统，其用于运行中的纤维幅材、特别是纸或纸板幅材在用于制造和/或精制纤维幅材的机器内的脱水或平整，包括至少一个具有环绕式的压榨套筒(5)的靴辊(1)，以及用于确定靴辊中的内部气压的压力测量装置(13)，和从气体供应装置(10)到靴辊中的进气口的供应管线(16)，其中所述供应管线具有用于调节向靴辊的气体输送量的控制装置(11)，其特征在于，所述靴辊系统具有监测装置(15)，该监测装置被设置为借助于控制装置通过调节气体输送量而将内部气压保持为预定目标压力，以及发出信号，特别是一旦气体输送量上升到预定的允许值范围以上，就立即关闭靴辊系统。本发明还涉及用于监测靴辊的密封性的方法。

Description

靴辊系统和用于监测靴辊的密封性的方法

本发明涉及靴辊系统，其用于运行中的纤维幅材、特别是纸或纸板幅材在用于制造和/或精制纤维幅材的机器内的脱水或平整，以及用于监测靴辊的密封性的方法。

靴辊系统在造纸工业中通常用作压辊系统。然而，它们也可在平整领域用作压延辊系统。

通常，靴辊与对辊(反向辊)一起工作，并形成所谓的延伸辊隙(压区)或者也称为宽辊隙，其中在压力下处理纤维幅材。靴辊的靴部在此具有面向套筒(护套)的按压表面，该按压表面不相应于靴辊的半径而呈凸状弯曲的。而是，靴部在这该位置处通常具有内凹的形状，该内凹的形状适配于对辊的半径。如有必要，同样穿过辊隙被引导的压榨毛毡吸收释放的水分。

环绕式压榨套筒是靴辊的重要组成部分。它代表靴辊的圆周外侧。压榨套筒优选地由柔性的且薄的塑料材料例如聚氨酯混合物制成，并且可具有用于加固的加固线

由现有技术，例如DE 10 2011 079 805已知辊的内腔被置于低的过压(约＜0.1巴)下以改善圆周运动。套筒在形式上是膨松的。

由于靴部在辊隙中的内凹的形状，柔性套筒在其旋转过程中从通常呈凸出的形状弯曲成内凹的形状，并且在操作期间承受该恒定的交变负荷。这导致套筒的磨损。

另外，在靴辊系统的操作中可能会发生单独的异物例如纸块进入压榨压区，或者也由于压榨毛毡形成折痕，因而套筒在某些位置处可由于强的局部压力负荷而损伤。这样的过程可能会突然发生。这导致相当大的危险。

实践经验表明，由于压榨套筒的高交变负荷，即使最初很小的损伤也不断增加，并导致压榨套筒的断裂和故障(Havarie)。

如果损伤达到一定程度，则可导致润滑剂或冷却剂从靴辊中逸出。这种损伤则可例如通过润滑剂或冷却剂对纤维幅材的污染来识别。

另外，还存在如下风险，压榨套筒由于高的交变负荷而在先前损伤的位置处突然断裂，并导致具有相当大的损伤的故障和生产停工。

在套筒严重损伤的情况下，辊内腔的增加的压力将不再保持。因此，任选地可通过靴辊中的内部气压的显着下降来识别辊套筒的这种损伤。

现有技术的缺点在于，仅在套筒的损伤具有一定尺寸时才能识别所述损伤。结果，在发生严重损伤例如压榨套筒撕裂和由此造成的任何间接损伤例如压力靴的损伤之前，设备的操作员几乎没有时间采取适当的对策。

因此，本发明的目的是创建一种靴辊系统和一种用于监测靴辊的方法，其在压榨套筒损伤的情况下很大程度地避免间接损伤。

此外，本发明的目的是提供一种靴辊系统和一种用于监测靴辊的方法，在比迄今为止更早的阶段识别出压榨套筒缺陷。

所述目的通过根据本发明的靴辊系统和方法完全实现。

关于靴辊系统的目的通过如下的靴辊系统来实现，该靴辊系统用于运行中的纤维幅材、特别是纸或纸板幅材在用于制造和/或精制纤维幅材的机器内的脱水或平整，包括至少一个具有环绕式的压榨套筒的靴辊，以及用于确定靴辊中的内部气压的压力测量装置，和从气体供应装置到靴辊中的进气口的供应管线，其中所述供应管线具有用于调节向靴辊的气体输送量

的控制装置。在此，根据本发明设成，所述靴辊系统具有监测装置，该监测装置被设置为借助于控制装置通过调节气体输送量而将内部气压保持为预定目标压力，以及发出信号，特别是一旦气体输送量上升到预定的允许值范围以上，就立即关闭靴辊系统。

发明人已经认识到，在压榨套筒的缺陷具有可通过内部气压的下降来识别的尺寸的一段时间之前，通常在套筒中已存在小的缺陷，这些缺陷随着时间的推移而增大。当缺陷足够小时，控制装置可将内部气压仍保持在设定的目标值，方式为通过气体供应的增加来补偿产生的泄漏流。由此，内部气压的测量在这种情况下将不会显示任何特别之处。仅当缺陷大到控制装置的控制选项用尽时，内部气压才下降。从测得的急剧压降到压榨套筒破裂之间的时间通常只有几秒钟，并因此不足以停止靴辊并防止故障。

然而，由于从出现小的缺陷到内部气压下降之间的时间显著更长，通常可最长达60分钟，因此对这些小缺陷的早期识别可使操作员仍有足够的时间采取对策，例如在故障之前以受控方式停止机器。

因此，本发明提供一种监测装置，该监测装置除了测量内部气压之外，还提供用于监测维持该内部气压所需的气体输送量的手段，并且该监测装置被设计成在该气体输送量超过预定的允许值范围时产生信号。

即使没有由于套筒损坏而造成的泄漏流，靴辊也不是100％密封的。因此，即使在正常运行期间，也会有一定量的空气逸出，该一定量的空气必须通过气体供应装置再次供应。然而，该量通常在操作期间基本恒定。

在下文中描述了有利的设计。

压榨套筒优选地由柔性的且薄的塑料材料例如聚氨酯混合物制成，并且可具有加固线、特别是织物或稀松布形式的加固线以进行加固。这种压榨套筒的厚度可在4mm至6mm之间。

取决于应用情况，压榨套筒可具有光滑的表面或设有凹槽或盲孔的表面。对于这样的应用，本发明是特别有利的，因为套筒在凹槽或孔的位置处已经可趋于被削弱(弱化)。

为了保持其圆度，靴辊在生产过程中被加载内部气压。

目标压力优选地比常压高0.02至0.4巴，特别是比常压高0.02至0.1巴。比常压高0.04至0.06巴的值可为特别有利的。

预定的和所需的目标压力由压力测量装置监测。有利地将其布置在靴辊的内部。

在一种优选的实施方式中，靴辊系统可被设计成如下的靴辊系统：

-具有至少一个靴辊，其用于运行中的纤维幅材、特别是纸或纸板幅材在用于制造和/或精制纤维幅材的机器内的脱水或平整，具有固定轴，在该固定轴上支撑至少一个靴部，该靴部抵靠柔性的、可更换的压榨套筒，其中所述压榨套筒在其端部区域中密封性地固定在端面上的可旋转的支撑盘或与之连接的组件上，并且可调节成通过靴部抵靠对辊，

-具有从气体供应装置到靴辊中的进气口的供应管线，其中供应管线包括用于调节向靴辊中的气体输送量的控制装置，和

-具有压力测量装置，其用于确定靴辊中的内部气压。在此，可设成，靴辊系统具有监测装置，一旦靴辊中的内部气压下降到预定的允许值范围以下或气体输送量上升到预定的允许值范围以上，所述监测装置便可关闭靴辊系统。

靴辊系统优选地具有通常可被关闭的润滑剂供应装置，以减小靴部与套筒内表面之间的摩擦系数。

在没有这种通常流体动力学或流体静力学的润滑和冷却的情况下，在套筒内侧上还会有套筒磨损的风险，这可导致损坏。另一方面，润滑剂增加了与压榨套筒泄漏有关的风险。如果润滑剂逸出，不仅会弄脏纤维幅材和制造机器，而且还会与周围空气并且在经常为热的对辊上产生爆炸性和可燃性的混合物。

控制装置有利地包括用于调节气体输送量的调节阀。

在控制调节阀时，以简单的方式获得必须将其打开或关闭的程度的值，以使靴辊中的压力保持恒定。该值可用作向靴辊的气体输送量的指标，并且一旦该指标超过预定的阈值，监测设备就可使用该值来生成例如用于关闭靴辊系统的信号。

取决于应用，阈值可为绝对值(例如以l/分钟给出)或相对阈值。例如，当指标或气体输送量变化一定的百分比(例如2％、5％或10％)时，可发出信号。

如果控制装置可替代地或附加地由变速风扇形成在气体供应装置上，则也是有利的。

在此，风扇的转速可用作气体输送量的指标。

在一种优选的实施方式中，可提供流量测量装置以检测气体流量。

在此，检测的气体流量可直接用作气体输送量的指标。

应注意的是，在气体输送量的指标的确定中也可包括多个变量。例如阀位置和风扇转速。由此可提高监测的准确性，并降低“错误警报”的风险。如果例如由于故障将不正确的转速值传输给监测装置，则监测装置可通过——在某种意义上是多余的——阀位置的值来识别该转速值，从而避免触发不必要的信号。

为了确定指标，进一步处理确定的原始值也可为有利的。例如，测量值如气体流量可用作时间平均变量。由此也减少了误报的风险，因为个别点的(punktuelle)错误测量对指标几乎没有影响。

由于该方法的目标是为操作员节省几分钟的足够多的时间，因此如果由此可提高监测的准确性的话，则在最多几秒钟(例如10[秒]、20[秒]或30[秒])的时间内取值的时间平均值并不重要并且可被接受。

作为替代或补充，原始值的其他处理形式例如梯度形成等也是可能的。

有利地规定，监测装置适合于确定每单位时间的压力损失。

监测单元有利地包括具有存储单元的数据处理单元(例如计算机)。对于预定目标压力，气体输送量的允许值或范围被分别存储在该存储单元中。

此外，指标也可由监测单元确定。借助存储的正常值范围和确定的指标，监测单元能立即在发生偏差时生成(警告)信号和/或停止靴辊系统。

气体优选地为压缩空气。

该压缩空气例如可通过专用于靴辊的风扇以相对简单的方式产生。作为替代或补充，压缩空气也可从中央压缩空气供应装置中获取，该中央压缩空气供应装置通常已在工厂中提供。在此，也不需要重大的结构性工作。

在另一有利的实施方式中，气体可以是惰性气体。由此，当润滑剂和气体穿过有缺陷的压榨套筒从靴辊逸出时可防止点燃。

关于方法的目的通过借助于监测装置监测靴辊、特别是根据本发明的一方面的靴辊系统中的靴辊的密封性的方法来实现，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

i)通过压力测量装置(13)测量靴辊的内部气压

ii)通过控制装置(11)调节引导到靴辊中的气体输送量，以将内部气压保持为预定目标压力

iii)确定气体输送量的指标

iv)如果气体输送量和/或指标超过预定的阈值，则传输信号、尤其是用于关闭靴辊系统的信号。

通过这种方法，可以特别简单的方式快速地确定压榨套筒何时具有不允许的泄漏。

为了确定指标，流量测量装置可有利地直接检测气体输送量，并且该值可被传输到监测单元。

作为替代或补充，可规定，控制装置包括控制阀，并且在使用控制阀的阀位置的情况下确定指标。

在有利的实施方式中可规定，根据用于关闭靴辊系统的信号，制动靴辊和/或对辊的驱动器和/或中断润滑剂供应。

在优选的实施方式中可规定，指标的预定阈值除了内部气压之外还取决于一个或多个工艺参数，尤其取决于靴式压榨辊的转速和/或压榨负荷。

下面借助实施例参照附图更详细地说明本发明。

图1示意性地示出了根据本发明的一方面的靴辊系统中的具有对辊的靴辊。由于这些元件可以由不同的组件组合在一起，因此将它们简单地显示为方框，并下面在变型中进行描述。

图1中所示的系统示例了具有对辊28的靴辊1。然而，本发明不限于这样的实施方式。图1中的靴辊1具有周向(环绕式)的套筒5(运行方向L)，该套筒在其端部固定在支撑盘8上。因此，周向护套5在其端部处描绘出几乎圆形的路径，并且具有护套形状A(虚线)。因此，环绕式套筒5在其端部处描绘出几乎圆形的路径，并且具有套筒形状A(虚线)。轴2穿过靴辊，至少一个靴部3通过至少一个液压支撑元件4支撑在所述轴上，并且可在对辊28的方向上压靠在套筒5上。为了减少摩擦，靴部3的按压表面29用润滑剂(通常是油)润滑，靴辊1必须是相对于该润滑剂密封的。油通过润滑剂供应装置6供应。靴部3的按压表面29呈凹形形状，并适配于对辊28。由此产生了在周向上长度为至少30mm的宽辊隙30。然而，对于套筒5，这意味着它在对辊的区域中暴露于恒定的交变负荷并呈现形状B，而在边缘区域中则保持圆形(A)。为了更好地说明它们，图1中夸大地示出了不同的运行轨道(Laufbahnen)A和B。实际上，内凹的按压表面29中的低点与圆形轨道A之间的高度差在毫米范围内或甚至更低。然而，产生的增加的应力不能忽略，并且套筒5越硬就越成问题。

然而，如果套筒非常柔软，则其缺点是在无支撑的区域中会塌陷。因此，将套筒利用气体(为简单起见，通常使用空气或惰性气体)置于轻微的内部过压下。由此，除了具有其内凹的按压表面29的压榨区域之外，其保持圆形周长。气体通过进气口8被导入靴辊1中。

靴辊1内的内部压力(其主要取决于气体压力)由压力传感器7连续记录并且可用于压力测量装置13。信号线将确定的压力值转发给监测装置15。在图1中，所有信号线和控制线14均以点划线示出。

监测装置15由用于气体从压力源10到进气口8的供应管线16的区域接收其他操作变量

在图1中的该抽象图中示出了在供应管线16的该区域中的用于气体的控制装置11和流量测量装置12。信号从两者都传输至监测单元15。

如果传输的值不在所需的标准范围内，则监测装置能够关闭靴辊系统，方式为例如通过停机装置20关闭驱动器9或停止向润滑剂供应装置6的供应。

可以想见，本发明涵盖监测的多种变型。下面以示例的方式提及四种变型。在所有实施例中，监测装置15都对可在整个靴辊系统的电子控制中找到的过程进行调节。

在第一变型中，外部恒定压力源10向靴辊系统供应气体。靴辊1中的内部气压由电子传感器7测量。根据测得的压力自动地调节流向靴辊1的控制阀11，使得靴辊1中的压力对应于预定值。

如果为了保持辊内部压力而必须进一步打开控制阀(超过预定阈值)，或者尽管进一步打开控制阀11，但辊内部压力还是下降，则很可能套筒或靴辊1泄漏。控制阀优选地配备有位置反馈。靴辊系统进入安全状态以进行检查。在此，控制阀11的位置用作输送到靴辊中的气体输送量的指标。

第二变型与第一变型的不同之处在于，控制阀11向靴辊1提供旁路。该控制阀11还根据测得的压力自动地调节，以使靴辊1中的压力对应于预定值。阀在较小的程度上打开在此意味着将较少的压缩空气导入旁路中，而将更多的压缩空气导入靴辊中。

如果为了保持辊内部压力而必须进一步关闭控制阀(超过预定阈值)，则很可能套筒5或靴辊1泄漏。在此，控制阀11的位置用作输送到靴辊中的气体输送量的指标。

然后，监测装置再次发出信号，并且靴辊系统进入安全状态以进行检查。

在第三变型中，外部恒定压力源10也向靴辊系统供应。如变型1中那样，通过机械直接作用的压力控制阀11或电子压力控制回路来控制靴辊1中的内部气压。通过流量测量装置12对维持压力所需的空气量的测量用于检测透气度。

如果所需的空气量在靴辊1中恒定的内部气压下增加，则可认为有泄漏。靴辊系统进入安全状态以进行检查。

变型1和2可通过如变型3中所述的空气量测量来实现，以提高评估质量。

在第四变型中，变速风扇作为气体供应装置10产生靴辊1中的内部气压所需的空气量。靴辊1中的内部气压由电子传感器7测量。调节气体供应装置10的风扇的转速，以产生所需的套筒内部压力。

如果维持压力所需的风扇电机的转速在靴辊1中恒定的内部气压下增加，则可认为有泄漏。靴辊系统进入安全状态以进行检查。

如果为保持压力和应用而将风扇电机的转速设置得异常的高，则可认为有泄漏。靴辊系统进入安全状态以进行检查。

为了避免由于风扇的效率不同而引起的错误识别，可在通向靴辊的供应管线16中提供附加的空气量测量装置12。

监测装置15、包括例如驱动器9的机器控制装置(未详细示出)以及停机装置20位于靴辊系统中。由此，靴辊系统的所有操作状态都是已知的，并且流入(传入)到对阀门打开(阀门打开度)与靴辊1中的内部气压之间的相互关系的监测中。由此，当线力(Linienkraft)发生变化或机器速度发生变化时，例如在新的纸幅的引入过程中，可发生监测静音(Muting der

)或公差值变化。由此，对压力值与阀门打开度之间的相互关系的评估是非常可靠的，并且避免了误读。

附图标记列表

1 靴辊

2 轴

3 靴部

4 液压支撑元件

5 压榨套筒

6 润滑剂供应装置

7 压力传感器

8 进气口

9 辊驱动器

10 气体供应装置

11 控制装置

12 流量测量装置

13 压力测量装置

14 信号或控制线

15 监测装置

16 供应管线

20 停机装置

28 对辊

29 内凹的按压表面

30 辊隙

L 运行方向

A 套筒端部的套筒形状

B 靴部区域的套筒形状

Claims (17)

1.靴辊系统，其用于运行中的纤维幅材在用于制造和/或精制纤维幅材的机器内的脱水或平整，

包括至少一个具有环绕式的压榨套筒(5)的靴辊(1)，以及用于确定靴辊(1)中的内部气压的压力测量装置(13)，和从气体供应装置(10)到靴辊(1)中的进气口(8)的供应管线(16)，其中所述供应管线具有用于调节向靴辊(1)的气体输送量的控制装置(11)，其特征在于，

所述靴辊系统具有监测装置(15)，该监测装置被设置为借助于控制装置(11)通过调节气体输送量而将内部气压保持为预定目标压力，以及发出信号。

2.根据权利要求1所述的靴辊系统，其特征在于，所述纤维幅材是纸或纸板幅材。

3.根据权利要求1所述的靴辊系统，其特征在于，所述监测装置(15)被设置为一旦气体输送量上升到预定的允许值范围以上，就立即关闭所述靴辊系统。

4.根据权利要求1所述的靴辊系统，其特征在于，靴辊具有可关闭的润滑剂供应装置(6)，以减小靴部(3)与套筒(5)之间的摩擦系数。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的靴辊系统，其特征在于，控制装置(11)包括控制阀。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的靴辊系统，其特征在于，控制装置(11)由变速风扇形成在气体供应装置(10)上。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的靴辊系统，其特征在于，设有用于检测气体流量的流量测量装置(12)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的靴辊系统，其特征在于，监测装置(15)适于确定每单位时间的压力损失。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的靴辊系统，其特征在于，气体是压缩空气或惰性气体。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的靴辊系统，其特征在于，对于液压支撑元件(4)中速度或压力的不同操作模式，在监测装置(15)中还存储有用于一方面靴辊内部压力值与另一方面控制阀(11)的阀打开度或流量测量装置(12)的流量测量值之间的相互关系的、经适配的允许值范围。

11.用于借助于监测装置(15)监测根据权利要求1至10中任一项所述的靴辊系统中的靴辊的密封性的方法，其中所述方法包括以下步骤：

i)通过压力测量装置(13)测量靴辊的内部气压

ii)通过控制装置(11)调节引导到靴辊中的气体输送量，以将内部气压保持为预定目标压力

iii)确定气体输送量的指标

iv)如果气体输送量和/或指标超过预定的阈值，则传输信号。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述信号是用于关闭靴辊系统的信号。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，为确定所述指标，流量测量装置(12)直接记录气体输送量，并将该气体输送量传输到监测单元(15)。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，控制装置(11)包括控制阀，并且使用控制阀的阀位置确定所述指标。

15.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，根据用于关闭靴辊系统的信号，制动靴辊(1)和/或对辊(28)的驱动器和/或中断润滑剂供应装置(6)。

16.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，指标的预定阈值除了内部气压之外，还可取决于一个或多个工艺参数。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，指标的预定阈值取决于靴式压榨辊(1)的转速和/或压榨负荷。

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