DE102004032005A1

DE102004032005A1 - Antriebsmechanismus einer Walze und Verfahren zu dessen Steuerung

Info

Publication number: DE102004032005A1
Application number: DE200410032005
Authority: DE
Inventors: Tommi Kankaanpää
Original assignee: Suomen Intech Oy
Current assignee: SUOMEN INTECH OY, RAAHE, FI
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2005-01-20
Also published as: FI20030997A0; FI20030997A

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Antriebsmechanismus einer aus einer festen Achse (11) und einem um diese rotierenden Mantel (12) bestehenden Walze (1), wobei der Antriebsmechanismus über einen auf der Innenseite des Mantels angeordneten Elektromotor zum Drehen des Mantels verfügt, wobei der Motor einen auf der Walzenachse angebrachten Ständer (21) und einen an der Innenseite des Mantels angeordneten Anker (23) enthält, deren Mantel außer durch den Antriebsmechanismus auch durch eine externe Kraft, wie durch die Bahn einer Papiermaschine oder Ähnliches, gedreht werden kann. Der Motor kann so gesteuert werden, dass er als Generator zur Stromerzeugung fungiert, wenn die Walze durch eine externe Kraft gedreht wird.

Description

Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsmechanismus von beispielsweise in der Papierindustrie zu verwendenden Walzen, die sich aus einer festen Achse und einen um diese rotierenden Mantel aufbauen, sowie ein Antriebsmechanismus einer Walze.
Heutzutage werden in Papiermaschinen Walzen mit externen Antriebsmechanismen angetrieben, d. h. der die Walze antreibende Elektromotor und dessen Steuereinheit sind außerhalb der Walze in deren Nähe angeordnet. Ein Nachteil der bekannten Antriebsmechanismen besteht darin, dass sie, und besonders ihre Elektromotoren, in der Nähe der Walze recht viel Platz einnehmen. Außerdem muss zum Antrieb der Walze die Antriebskraft des Motors mit einer separaten Übertragungsvorrichtung übertragen werden, was den Mechanismus relativ kompliziert macht.

Es sind Rollenförderer bekannt, bei denen der Antriebsmotor der Rolle innerhalb des Rollenmantels angeordnet ist. Ein solcher wird in der Patentschrift US-B1-6,206,181 beschrieben. Der Antriebsmotor der Rolle ist ein bürstenloser Gleichstrommotor, bei dem die Ständerwicklung auf einer festen Achse montiert und der Anker an der Innenseite des Rollenmantels angeordnet ist. Der Motor wird mit einem Frequenzumrichter gesteuert, der sich in der Steuereinheit außerhalb der Walze befindet. Die Zuleitungskabel des Motors sind so angeordnet, dass sie durch die Öffnung am Rollenende verlaufen. Die Rollen sind an ihren beiden Enden auf Rollenlagern gelagert. In der in dieser US-Patentschrift beschriebenen Lösung fungiert der Motor lediglich als Antriebsmotor der Rolle. Somit muss die Stromzufuhr in die Rolle für die beispielsweise zur Steuerung des Motors benötigten Sensoren o. ä. über eine externe Stromquelle erfolgen, was den Aufbau relativ kompliziert macht und dieser sich somit nicht besonders gut beispielsweise für den Antrieb von Walzen in Papiermaschinen eignet.

Das Ziel dieser Erfindung ist das Schaffen eines neuartigen für Walzen und Rollen geeigneten Antriebsmechanismus, bei dem der Antriebsmotor innerhalb der Walze oder Rolle angeordnet ist. Im erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus kann der Motor so gesteuert werden, dass er auch als Generator fungiert, wenn die Walze oder Rolle von einer anderen Kraft gedreht wird, wie beispielsweise in der Papiermaschine durch die Papierbahn.

Mit Hilfe der Erfindung ist es somit möglich, den Betrieb des Antriebsmotors effizienter zu gestalten, da er in Situationen, in denen er nicht zum Antrieb der Walze oder Rolle benötigt wird, als Generator fungieren kann. Somit kann die mit Hilfe des Motors erhaltene elektrische Leistung beispielsweise für die Spannungszufuhr der innerhalb der Walze befindlichen Niederspannungsgeräte, wie Schwingungs- und Temperatursensoren, verwendet werden. Die vom Motor generierte elektrische Leistung kann beispielsweise in Akkus gespeichert werden, somit kann die vom Motor generierte elektrische Leistung allzeit zur Versorgung der genannten Geräte mit elektrischer Leistung genutzt werden.

Außerdem kann der Antriebsmechanismus mit einem Kompressor ausgestattet werden, mit dem Luft erzeugt werden kann beispielsweise für Gaslager, in denen eine dünne Gasschicht Flächen, die sich gegeneinander bewegen, voneinander trennt, so dass es zwischen den Flächen nicht wie in Rollen- oder Kugellagern zu Berührungen kommt.

Die erfindungsgemäßen Ziele werden durch ein Verfahren und einen Antriebsmechanismus erreicht, deren kennzeichnende Eigenschaften in den beigelegten Patentansprüchen beschrieben werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels detaillierter beschrieben mit Hinweis auf die beigelegte Zeichnung, in der
1 einen erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus, der einen im Innern der Walze angeordneten Antriebsmotor verwendet, darstellt.
In 1 ist die Walze 1 einer Papiermaschine, ein vorzugsweise gekrümmter Breithalter mit einer festen Achse 11, auf der der Walzenmantel 12 an beiden Enden auf Luftlagern 13 gelagert ist, dargestellt.
Im Antriebsmechanismus der Walze gemäß 1 ist der Antriebsmotor 2 der Walze, beispielsweise ein Gleichstrom- oder Kurzschlussankermotor, so innerhalb des Walzenmantels angeordnet, dass der Ständer 21 mitsamt Wicklungen auf der Walzenachse 11 montiert und der Anker 23 an der Innenfläche des Mantels 12 befestigt ist. Der Antrieb der Walze erfolgt somit durch Stromzufuhr zum Ständer 21 durch die Öffnung 15 am Ende 14 der Walzenachse 11 über Zuführungskabel 24, die in einem in der Walzenachse befindlichen Kabelkanal 16 verlaufen.
Der Antriebsmotor 2 fungiert normalerweise als Elektromotor und dreht den Mantel 12. Er kann auch als Generator dienen. Der Betriebsstatus hängt davon ab, ob die Walze 1 zum Rotieren einen Elektromotor benötigt, oder ob die Walze von einem sich in der Papiermaschine bewegenden Filz oder einer Papierbahn gedreht wird, wobei der Motor als Generator fungieren und Strom beispielsweise für innerhalb der Walze befindliche, Strom benötigende Geräte erzeugen kann.
Innerhalb der Walze sind außerdem Schwingungs- und Temperatursensoren 3 installiert, die mit einer niedrigen Gleichspannung arbeiten. Die von diesen benötigte Spannung kann also vom Elektromotor gewonnen werden, wenn dieser als Generator fungiert. Die Schwingungs- und Temperatursensoren sind mit Elektrokabeln 4, die in einem Kanal 16 verlaufen, mit dem Elektromotor verbunden. Im Anschluss an die Sensoren 3 kann sich ein Akku 5 befinden, in dem der vom Antriebsmotor erzeugte Strom bei Bedarf gespeichert werden kann, so dass die Stromzufuhr der Sensoren 3 auch gesichert ist, wenn der Antriebsmotor als Motor fungiert.
Das Walzenende 17 kann eine geschlossene Deckelstruktur bilden, oder es kann als Gebläseteil fungieren.
Zudem kann die Walze mittels einer Zahnradübertragung mit einem Kompressor 6 versehen werden, mit dem Luft beispielsweise für Luftlager erzeugt werden kann.
Die Steuerung des Antriebsmotors ist in einer Steuereinheit 7 außerhalb der Walze angeordnet, zu der über ein Steuerkabel 8 die von den Sensoren erhaltenen sowie sonstige Messdaten geleitet werden.
Dem Fachmann ist es klar, dass sich die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung nicht ausschließlich auf das oben beschriebene Beispiel beschränken, sondern dass sie im Rahmen der nachfolgend angeführten Patentansprüche variieren können. Der Walzenmantel kann aus Walzensegmenten bestehen, und die Lagerung kann beidseitig oder einseitig sein. Die Lagerung kann für die ganze Länge des Segments zwischen Segment und Achse oder mit einem Teil des Segments eingerichtet sein. Zusätzlich können in der Walze Kanäle oder Rohre für Kühlluft oder -flüssigkeit angeordnet sein.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Antriebsmechanismus einer aus einer festen Achse (11) und einem um diese rotierenden Mantel (12) bestehenden Walze (1), wobei der Antriebsmechanismus über einen auf der Innenseite des Mantels angeordneten elektrisch betriebenen Antriebsmotor (2) zum Drehen des Mantels verfügt, wobei der Antriebsmotor einen auf der Walzenachse angebrachten Ständer (21) und einen an der Innenseite des Mantels angeordneten Anker (23) enthält, deren Mantel außer durch den Antriebsmechanismus auch durch eine externe Kraft, wie durch die Bahn einer Papiermaschine oder ähnliches, gedreht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor als Generator eingesetzt wird, wenn der Mantel durch eine externe Kraft gedreht wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei in der Walze (1) Strom benötigende Geräte, wie beispielsweise Schwingungs- und Temperatursensoren (3), die mit niedriger Gleichspannung funktionieren, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Antriebsmotor (2) im Generatorbetrieb erzeugte elektrische Leistung zumindest zu den im Mantel angeordneten, Strom verbrauchenden Geräten geleitet wird.
Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei in der Walze (1) Strom benötigende Geräte, wie beispielsweise Schwingungs- und Temperatursensoren (3), die mit niedriger Gleichspannung funktionieren, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Antriebsmotor (2) im Generatorbetrieb erzeugte Strom in einem im Anschluss an die Walze eingerichteten Stromspeichergerät, wie beispielsweise einem Akku (5), gespeichert wird.
Antriebsmechanismus zum Drehen des Mantels einer Walze (1), wobei die Walze aus einer festen Achse (11) und einem um diese rotierenden Mantel (12) besteht, wobei der Antriebsmechanismus über einen auf der Innenseite des Mantels angeordneten elektrisch betriebenen Antriebsmotor (2) verfügt, wobei der Antriebsmotor einen auf der Walzenachse angebrachten Ständer (21) und einen an der Innenseite des Mantels angeordneten Anker (23) enthält, wobei der Antriebsmechanismus über eine Steuereinheit (7) zum Steuern des Antriebsmechanismus verfügt, und deren Mantel außer durch den Antriebsmechanismus auch durch eine externe Kraft, wie durch die Bahn einer Papiermaschine oder ähnliches, gedreht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor so gesteuert werden kann, dass er als Strom erzeugender Generator fungiert, wenn der Mantel durch eine externe Kraft gedreht wird.
Antriebsmechanismus nach Patentanspruch 4, wobei in der Walze (1) Strom benötigende Geräte, wie beispielsweise Schwingungs- und Temperatursensoren (3), die mit niedriger Gleichspannung funktionieren, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Antriebsmotor (2) im Generatorbetrieb erzeugte elektrische Leistung mittels Steuerung durch die Steuereinheit (7) zumindest zu den im Mantel angeordneten, Strom verbrauchenden Geräten geleitet wird.
Antriebsmechanismus nach Patentanspruch 5, wobei in der Walze (1) Strom benötigende Geräte, wie beispielsweise Schwingungs- und Temperatursensoren (3), die mit niedriger Gleichspannung funktionieren, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Walze ein Stromspeichergerät, wie beispielsweise ein Akku (5), eingerichtet ist, um den vom Antriebsmotor (2) erzeugten Strom zu speichern.
Antriebsmechanismus nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dessen Anschluss eine Kompressoranlage (6) zur Erzeugung von Luft beispielsweise für Gaslager (13) eingerichtet ist.
Antriebsmechanismus nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern der Walze (1) Kanäle oder Rohre für Kühlluft oder -flüssigkeit angeordnet sind.