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Die
Erfindung betrifft eine Dichteinrichtung zur Abdichtung wenigstens
einer an eine bewegte Fläche
angrenzenden Überdruck-
oder Unterdruckzone bspw. einer Saugwalze oder Blaswalze in einer Maschine
zur Herstellung und/oder Weiterverarbeitung einer Materialbahn,
insbesondere Faserstoffbahn, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Derartige
Dichteinrichtungen finden in der Praxis bspw. in der Formierpartie,
in der Pressenpartie wie auch in der Trockenpartie einer Papiermaschine
Verwendung.
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Saugwalzen
weisen bspw. frei stehende innere Saugkästen auf, welche Zonen unterschiedlichen
Druckniveaus bilden. Die Abdichtung dieser Druckzonen erfolgt mittels
Dichtelementen wie bspw. Dichtleisten, die sich in der Regel im
wesentlichen über
die gesamte Walzenbreite erstrecken.
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Zur
Erzielung der gewünschten
Druckwirkung wird das Dichtelement mittels Verstellelementen relativ
zur betreffenden bewegten Fläche
positioniert und an dieses angepresst.
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Die
Anpressung und die Positionierung erfolgt hierbei manuell durch
das Bedienpersonal der Maschine.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Dichteinrichtung
vorzuschlagen, bei der das Dichtelement die bewegte Fläche während des gesamten
Betriebs der Maschine stets optimal abdichtet.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Dichteinrichtung zur Abdichtung einer an eine bewegte
Fläche
angrenzenden Über-
oder Unterdruckzone mit mindestens einem Dichtelement und mit zumindest einem
Verstellelement zur Veränderung
der Anpresskraft und/oder der Position des Dichtelements relativ zur
bewegten Fläche,
bei der das Verstellelement automatisch geregelt betätigt wird.
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Erfindungsgemäß wird somit
die Position und/oder die Anpresskraft des Dichtelements stets automatisch
optimal an die momentanen Gegebenheiten und Anforderungen während des
Betriebs der Maschine angepasst. Ein manuelles Nachstellen durch
das Bedienpersonal ist somit nicht mehr notwendig.
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Das
Verstellelement wird vorzugsweise durch Befehle einer Regelungseinheit
automatisch geregelt.
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Vorzugsweise
werden für
die Regelung Daten über
den aktuellen Betriebszustand und/oder den gewünschten Betriebszustand der
Maschine und/oder über
zumindest eine aktuelle Eigenschaft der produzierten Faserstoffbahn
und/oder die gewünschte
Eigenschaft der produzierten Faserstoffbahn berücksichtigt.
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Konkret
sind in diesem Zusammenhang als gewünschte Betriebszustände zu nennen:
der Energiebedarf und/oder der Vakuumbedarf der betreffenden Unterdruckzone
bzw. der Überdruckbedarf
der betreffenden Überdruckzone
und/oder die Luftschallemission und/oder die Körperschallemission und/oder
die Abnutzung des Dichtelements.
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Darüber hinaus
können
auch Daten berücksichtigt
werden, wie bspw. aktuelle und/ oder gewünschte Maschinengeschwindigkeit,
Feuchtegehalt von Bespannungen, Feuchtegehalt der Faserstoffbahn
usw.
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Die
zur Ermittlung des aktuellen Betriebszustandes der Maschine und/oder
der aktuellen Eigenschaften der Materialbahn verwendeten Sensoren können auf
mechanischen und/oder elektrischen und/oder magnetischen und/oder
piezoelektrischen und/oder pneumatischen und/oder strömungstechnischen
und/ oder hydraulischen Technologien basieren.
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Ebenso
kann das zumindest eine Verstellelement zur automatischen Verstellung
der Anpresskraft und/oder der Position des Dichtelements relativ
zur bewegten Fläche
auf mechanischen und/oder elektrischen und/oder magnetischen und/oder
piezoelektrischen und/oder pneumatischen und/oder strömungstechnischen
und/ oder hydraulischen Technologien basieren.
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Es
sind verschiedene Möglichkeiten
denkbar, wie die Position des Dichtelements verstellt werden kann.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist vorgesehen, dass die Position des Dichtelements durch
Veränderung
der Position des Halters des Dichtelements veränderbar ist.
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Zusätzlich oder
optional kann vorgesehen sein, dass die Position des Dichtelements
relativ zum Halter veränderbar
ist.
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Hierbei
ist es sowohl möglich,
dass das Dichtelement schwenkbar am Halter gelagert ist oder dass
das Dichtelement verschiebbar, beispielsweise in Richtung der bewegten
Fläche,
gelagert ist. Selbstverständlich
ist auch eine Kombination aus verschiebbarer und schwenkbarer Lagerung
möglich.
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Das
Gelenk erstreckt sich hierbei vorteilhafterweise zumindest abschnittweise
in Maschinenquerrichtung.
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Die
Anpresskraft und die Position des Dichtelements an der bewegten
Fläche
kann dadurch bewirkt werden, dass ein zwischen Halter und Dichtelement
wirkendes Verstellelement vorgesehen ist, mit welchem die Anpresskraft
zwischen Dichtelement und der bewegten Fläche eingestellt wird.
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Vorzugsweise
wird das Gelenk durch mehrere in Maschinenquerrichtung hintereinander
liegend angeordnete Gelenkteilabschnitte gebildet, die unabhängig voneinander
verstellbar bzw. verschiebbar sind.
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Hierdurch
ist es möglich,
die Position der gemeinsamen Drehachse zu verändern. Des weiteren kann in
Maschinenquerrichtung, d.h. über
die Breite der Walze, durch die Gelenkteilabschnitte ein Verlauf der
Drehachse festgelegt werden, um welche das Dichtelement drehbar
ist. Im Resultat kann damit ein beliebiges Profil, z.B. Parabel
oder allg. Polynom höherer
Ordnung, der Dichtleiste und deren Drehachse festgelegt werden.
Hierdurch ist es möglich,
die Position der Dichtleiste über
die Breite der Walze relativ zur bewegten Fläche festzulegen. Dies kann
sowohl eine Torsion der Dichtleiste in Maschinenquerrichtung als
auch eine gezielte Einstellung der Durchbiegung der Dichtleiste
in Maschinenquerrichtung umfassen.
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Durch
die Bereitstellung eines in Maschinenquerrichtung in mehrere Gelenkteilabschnitte
unterteilten Gelenks, wobei die Gelenkteilabschnitte unabhängig voneinander
verstellbar sind, ist es des weiteren möglich, bspw. den Belüftungskeil über die
Breite variabel einzustellen.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtelement durch mehrere
in Maschinenquerrichtung hintereinander liegend angeordnete Dichtelementteilabschnitte
gebildet wird, deren Position und Anpresskraft unabhängig voneinander
einstellbar ist. Hierdurch können
die oben beschriebenen Einstellmöglichkeiten
weiter verbessert werden.
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Die
Erfindung wird anhand der folgenden schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Dichteinrichtung
in Seitenansicht,
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2 eine
Darstellung der 1 in Schnittrichtung A-A,
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3 eine
Darstellung der 1 in Schnittrichtung B-B.
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Die 1 zeigt
eine erfindungsgemäße Dichteinrichtung 1 in
Seitenansicht.
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Die
Dichteinrichtung 1 weist ein als Dichtleiste ausgebildetes
Dichtelement 2 auf. Die Dichtleiste 2 ist in einem
Dichtbereich 3 in Kontakt mit einer bewegten Fläche 4 einer
Saugwalze 5. In Laufrichtung 24 hinter dem Kontaktbereich,
wird ein Belüftungsspalt 23 gebildet.
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Die
Dichteinrichtung 1 weist des weiteren einen Halter 6 auf,
in welchem die Dichtleiste 2 gelagert wird.
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Der
Halter 6 weist eine Leiste 7 auf. Die Leiste 7 ist
in der vorliegenden Ausführungsform
mehrteilig, wie sich aus der 2 ergibt.
An die Leiste 7 ist ein Ansatz 8 angebildet, welcher
zusammen mit einer in der Dichtleiste 2 angebildeten Nut 9 ein
Gelenk 10 bildet. Die Dichtleiste 2 ist über das
Gelenk 10 am Halter 6 schwenkbar gelagert.
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Das
Gelenk 10 erstreckt sich hierbei abschnittweise in Maschinenquerrichtung.
Des weiteren wird das Gelenk 10, wie aus der 2 ersichtlich ist,
durch mehrere in Maschinenquerrichtung hintereinander liegend angeordnete
Gelenkteilabschnitte 10', 10'' und 10''' gebildet, die
unabhängig
voneinander verstellbar sind.
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Die
Leistenabschnitte 7', 7'' und 7''' der Leiste 7 sind
unabhängig
voneinander mittels Verstellelementen 11', 11'' und 11''' in
ihrer Lage in Richtung des angezeigten Pfeils veränderbar,
wodurch die Position des Gelenks 10 veränderbar ist und daraus folgend
die Position, der Anstellwinkel, der Dichtbereich 3 und
dgl. der Dichtleiste 2 in Bezug zur bewegten Fläche 4 der
Saugwalze 5 verändert
werden kann.
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Die
Anpresskraft und die Position der Dichtleiste 2 an der
bewegten Fläche 4 der
Saugwalze 5 wird durch die weiteren Verstellelemente 12', 12'' und 12''' bewirkt, welche
in Maschinenquerrichtung hintereinander liegend angeordnet sind
und zwischen Halter 6 und Dichtleiste 2 wirken
(siehe 3).
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Des
weiteren ist ein Verstellelement 13 vorgesehen welches
zwischen einem relativ zum Halter 6 unbeweglichen Maschinenteil 14 und
dem Halter 6 wirkt und durch welches die Position der Dichtleiste 2 durch
Veränderung
der Position des Halters 6 veränderbar ist.
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Es
ist aber auch möglich,
dass mehrere Verstellelemente vorgesehen sind, die zwischen dem unbeweglichen
Maschinenteil 14 und dem Halter 6 wirken. Die
mehreren Verstellelemente können
sowohl in Maschinenquerrichtung hintereinanderliegend oder in Maschinenrichtung – hier beispielsweise
2 Stück – angeordnet
sein, wodurch beispielsweise ein Verkippen des Halters 6 relativ
zum unbeweglichen Maschinenteil 14 erreichbar ist.
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Erfindungsgemäß werden
die Verstellelemente 11', 11'', 11''', 12', 12'', 12''' und 13 auf
der Basis von Befehlen einer Regelungseinheit 15 automatisch
betätigt.
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Erfindungsgemäß werden
somit die Position und die Anpresskraft der Dichtleiste 2 an
die bewegte Fläche 4 automatisch
durch Befehle 16, 17 und 18 der Regelungseinheit 15 optimal
an die momentanen Gegebenheiten und Anforderungen während des
Betriebs der Maschine angepasst. Ein manuelles Nachstellen durch
das Bedienpersonal ist somit nicht mehr notwendig.
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Die
von der Regelungseinheit 15 ausgegebenen Befehle 16, 17 und 18 werden
hierbei unter Berücksichtigung
von Daten über
den aktuellen Betriebszustand der Maschine und Daten über den
gewünschten
Betriebszustand der Maschine und Daten über zumindest eine aktuelle
Eigenschaft der produzierten Faserstoffbahn.
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Hierbei
gibt die Regelungseinheit 15 Regelbefehle 16, 17 und 18 an
die Verstellelemente 11', 11'', 11''', 12', 12'', 12''' und 13 aus,
um auf vorgegebene Sollwerte bspw. bzgl. Energiebedarf, Vakuum und
Luftschallemission usw. nachzuregeln, d.h. um einen gewünschten
Betriebszustand aufrechtzuerhalten. Die einen Betriebszustand der
Dichteinrichtung charakterisierenden Eigenschaften werden durch
Sensoren gemessen und darauf basierend werden die Verstellelemente 11', 11'', 11''', 12', 12'', 12''' und 13 durch
die Regelungseinheit 15 mittels der Regelbefehle 16, 17 und 18 nachgeregelt.
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Zum
anderen gibt die Regelungseinheit 15 Regelbefehle 16, 17 und 18 an
die Verstellelemente 11', 11'', 11''', 12', 12'', 12''' und 13 aus,
um auf Basis von Befehlen 19 einer Steuerungseinheit 21 einen neuen
Sollbetriebszustand einzustellen.
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Des
weiteren gibt die Regelungseinheit 19 der Steuerungseinheit 21 Rückmeldung über den
aktuellen Regelzustand.
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Die
Befehle 19, die von der Steuerungseinheit 21 an
die Regelungseinheit 15 ausgegeben werden, werden von der
Steuerungseinheit 21 bspw. erstellt unter Berücksichtigung
von: Daten über
den aktuellen Betriebszustand und/oder den gewünschten Betriebszustand der
Maschine und/oder über
zumindest eine aktuelle Eigenschaft der produzierten Faserstoffbahn
und/oder die gewünschte
Eigenschaft der produzierten Faserstoffbahn.
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Konkret
sind in diesem Zusammenhang zu nennen: Der Energiebedarf und/oder
der Vakuumbedarf der betreffenden Unterdruckzone bzw. der Überdruckbedarf
der betreffenden Überdruckzone und/oder
die Luftschallemission und/oder die Körperschallemission.
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Zusätzlich oder
optional berücksichtigt
die Regelungseinheit 15 aber auch die Abnutzung der Dichtleiste 2.
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Darüber hinaus
können
auch Daten berücksichtigt
werden, wie bspw. aktuelle und/ oder gewünschte Maschinengeschwindigkeit,
Feuchtegehalt von Bespannungen usw.
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Es
sei anzumerken, dass die Kommunikation zwischen den Verstellelementen 11', 11'', 11''', 12', 12'', 12''' und 13 und
der Regelungseinheit 15 bidirektional sein kann, d.h. dass
nicht nur die Verstellelemente 11', 11'', 11''', 12', 12'', 12''' und 13 von
der Regelungseinheit 15 Befehle empfangen, sondern auch
Signale, bspw. über
deren aktuelle Position und dgl. als Rückmeldung an die Regelungseinheit 15 ausgeben.
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Die
Verstellelemente 11', 11'', 11''', 12', 12'', 12''' und 13,
die eine automatische Verstellung der Anpresskraft und der Position
der Dichtleiste 2 relativ zur bewegten Fläche 4 bewirken,
arbeiten nach einer oder einer Kombination der folgenden nicht abschließend aufgezählten Technologien:
mechanisch, elektrisch, magnetisch, piezoelektrisch, pneumatisch, strömungstechnisch,
hydraulisch.
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Die 2 zeigt
eine Ansicht der 1 in Schnittrichtung A-A.
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Wie
aus der Darstellung der 2 zu erkennen ist, wird das
Gelenk 10 durch mehrere in Maschinenquerrichtung hintereinander
liegend angeordnete Gelenkteilabschnitte 10', 10'', 10''' gebildet,
die unabhängig
voneinander mittels der Verstellelemente 11', 11'',
und 11''' verstellbar sind.
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Hierdurch
ist es möglich,
die Position der gemeinsamen Drehachse zu verändern. Des weiteren kann in
Maschinenquerrichtung, d.h. über
die Breite der Walze 5, durch die Gelenkteilabschnitte 10', 10'' und 10''' ein Verlauf
der Drehachse festgelegt werden, um welche das Dichtelement 2 drehbar
ist. Im Resultat kann damit ein beliebiges Profil, z.B. Parabel
oder allg. Polynom höherer
Ordnung, der Dichtleiste 2 und deren Drehachse festgelegt
werden. Hierdurch ist es möglich,
die Position der Dichtleiste 2 über die Breite der Walze 5 relativ
zur bewegten Fläche 4 festzulegen.
Dies kann sowohl eine Torsion der Dichtleiste 2 in Maschinenquerrichtung
als auch eine gezielte Einstellung der Durchbiegung der Dichtleiste 2 in
Maschinenquerrichtung umfassen.
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In
der vorliegenden Darstellung ist die Dichtleiste 2 an die
Durchbiegung der Walze 5 angepasst, wodurch die Dichtleiste 2 und
die Drehachse in Maschinenquerrichtung eine gebogene Form annimmt.
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Die 3 zeigt
eine Ansicht der 1 in Schnittrichtung B-B. Es
sind die in Maschinenquerrichtung hintereinander angeordneten Verstellelementen 12', 12'' und 12''' zu
erkennen, durch welche eine individuelle Einstellung der Anpresskraft
der Dichtleiste 2 über
die Breite der Walze 5 ermöglicht wird.