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Die
Erfindung betrifft eine Schabervorrichtung für Oberflächen
einer Papier-, Karton- oder anderen Maschine zur Herstellung oder
Veredelung einer Faserstoffbahn mit einer Schaberklinge, welche sich
quer zu der zu beschabernden Oberfläche erstreckt. Die
Schaberklinge ist dabei in eine von einem Tragkörper gehaltene
Halterung eingelegt und gegen die zu beschabernde Oberfläche
angestellt. An der Schabervorrichtung ist zumindest ein Sensor zur Messung
der auf die Schabervorrichtung wirkenden Kräfte vorgesehen.
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Derartige
Schabervorrichtungen dienen zum Abschaben bzw. Abstreifen von Anlagerungen
bzw. Verunreinigungen, wie Faserreste und Wasser aus der Faserstoffbahn,
insbesondere von laufenden Oberflächen, beispielsweise
rotierenden Walzen oder Zylindern zum Führen, Pressen oder
Trocknen der durch die Maschine laufenden Papier-, Karton- oder
anderen Faserstoffbahn.
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Eine
gattungsgemäße Schaberanordnung ist beispielsweise
aus der
EP 1 244 850
A1 bekannt, in welcher eine Schabereinheit für
eine Papiermaschine angegeben wird, welche einen Tragbalken und
einen daran angeordneten Klingenhalter umfasst, in welchen eine
Schaberklinge einsetzbar ist. Die Schaberklinge und/oder der Klingenhalter
weist einen oder mehrere Sensoren auf, die die Spannung der Schaberklinge
und/oder des Klingenhalters messen.
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Nachteilig
an bekannten, mit Sensoren versehenen Schaberanordnungen ist dabei
insbesondere, dass für jeden Maschinentyp, jede Einbaulage und
jede kundenspezifische Schaberanordnung eine eigene Sensorschaberklinge
entwickelt und hergestellt werden muss, welche jeweils nur an einer
spezifischen Position verwendbar ist. Ein Austausch in andere Positionen
oder der Einsatz auf anderen Maschinentypen ist nicht oder nur mir
unbefriedigenden Ergebnissen möglich.
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Es
ist somit Aufgabe der Erfindung, eine mit Sensoren bestückte
Schaberanordnung anzugeben, welche flexibel einsetzbar und möglichst
vielseitig in vielen Einbaulagen und Maschinentypen verwendbar ist.
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Die
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
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Erfindungsgemäß ist
dabei vorgesehen, dass der zumindest eine Sensor in einer Messvorrichtung
angeordnet ist, welche als separates mit der Schaberklinge und/oder
dem Klingenhalter verbindbares Bauteil ausgebildet ist.
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Dies
ist von Vorteil, da die normale Schaberklinge in der Schaberanordnung
verbleiben kann und bei Bedarf durch die Messvorrichtung ergänzt
wird. Es ist somit nicht mehr notwendig, für verschiedene Einbaupositionen
oder unterschiedliche Maschinentypen jeweils eigene Sensorschaberklingen
zu entwickeln und zu bevorraten, sondern es ist zusätzlich
zu den im Normalbetrieb verwendeten Schaberklingen lediglich eine
Messvorrichtung notwendig, die an beliebigen Messpositionen eingesetzt
werden kann.
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Weitere
vorteilhafte Aspekte und Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
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Bevorzugt
sind die Schaberklinge und die Messvorrichtung gemeinsam in den
Klingenhalter einlegbar, so dass sich bauliche Veränderungen
am Klingenhalter erübrigen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform entspricht eine Erstreckungsrichtung
der Messvorrichtung im montierten Zustand im Wesentlichen einer
Erstreckungsrichtung der Schaberklinge. Die Länge der Messvorrichtung
in Maschinenrichtung und quer dazu ist je nach Anforderungen wählbar
und kleiner oder gleich der Länge der Schaberklinge in der
jeweiligen Richtung.
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Je
nach Auswahl der Sensoren kann die Messvorrichtung an einer Oberseite
und/oder an einer Unterseite der Schaberklinge angeordnet sein, wodurch
eine effektive Anpassung an die Einbaulage und die gewünschte
Messung möglich ist.
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In
einer bevorzugten Variante kann der zumindest eine Sensor auf der
Oberfläche der Messvorrichtung angeordnet sein, was eine
einfache und schnell herstellbare Ausführungsform darstellt.
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Im
montierten Zustand der Messvorrichtung kann diese so orientiert
sein, dass der zumindest eine Sensor der Schaberklinge zu- oder
abgewandt ist. In ersteren Fall sind die Sensoren während
des Betriebes besser geschützt, während im letzteren
die Kraftwirkung auf die Sensoren unmittelbarer ist, was eine Verbesserung
der Auswertbarkeit mit sich bringt.
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Gemäß einem
besonders vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Messvorrichtung
als Folie mit zumindest einem in der Folie eingebetteten Sensor
ausgebildet sein. Der Schutz der Sensoren ist dabei besser gewährleistet,
zudem sind die Messvorrichtungen dann leicht und einfach handhabbar
sowie kostengünstig herstellbar.
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Bevorzugte
Ausführungsformen von Sensoren können Dehnmessstreifen,
insbesondere elektrische oder optische Dehnmessstreifen, piezoelektrische
Sensoren oder optische Sensoren, insbesondere optische Fasern sein.
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Besonders
vorteilhaft ist im Fall solcher Sensoren die Anordnung der Messvorrichtung
relativ zu dem Klingenhalter so gewählt, dass über
den Klingenhalter eine Kraft in den zumindest einen Sensor einleitbar
ist. Der zumindest eine Sensor ist dabei von dem Klingenhalter zumindest
teilweise überdeckt. Dies erlaubt eine genaue Messung der
eingeleiteten Kraft.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen
sein, dass der zumindest eine Sensor als berührungsloser
Sensor, insbesondere als Lasersensor oder als Ultraschallsensor ausgebildet
ist. Dies erlaubt auch andere Einbaulagen der Messvorrichtung sowie
kleinere Dimensionen derselben.
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Bevorzugt
kann die Messvorrichtung aus einem Metall, einem Composite-Material
oder einer Mischung daraus aufgebaut sein und in weiterer Ausführung
auch eine insbesondere metallische oder keramische Beschichtung
aufweisen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es
zeigen:
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1 eine
Schabervorrichtung gemäß dem Stand der Technik
in einer stark schematisierten perspektivischen Ansicht, und
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2 ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten
Schabervorrichtung in gleicher Ansicht wie 1.
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In 1 ist
eine bekannte Schabervorrichtung 1 gemäß dem
Stand der Technik stark schematisiert dargestellt. Die Schabervorrichtung 1 weist
einen Klingenhalter 2 auf, welcher bevorzugt an einem nicht
weiter dargestellten Tragbalken angeordnet ist. Die Schabervorrichtung 1 dient
dabei vorzugsweise der Beschaberung einer beweglichen Fläche 3,
insbesondere der Oberfläche 3 einer Walze oder
eines Zylinders 4, beispielsweise in einer Papier-, Karton- oder
sonstigen eine Faserbahn erzeugenden oder diese veredelnden Maschine.
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Auf
den Walzen oder Zylindern 4, welche z. B. in der Pressen-
oder Trockenpartie einer Papiermaschine angeordnet sein können,
lagern sich bedingt durch die Oberflächengestaltung der
Walzen oder Zylinder 4 bzw. die Hafteigenschaften der bei der
Faserbahnherstellung anfallenden Stoffe Ablagerungen 5 an.
Dies kann neben Wasser vor allem Zellstoff sein, der sich mit harzigen
Faserbahnbestandteilen in Form sog. Stickies an der Oberfläche 3 der Walzen
oder Zylinder 4 sammelt. In der Folge treten Unregelmäßigkeiten
in der Faserbahnstärke auf, welche am Endprodukt beispielsweise
als Flecken wahrgenommen werden können. Zur Entfernung
dieser Ablagerungen werden gewöhnlich Schaberklingen 6 verwendet,
welche in tribologischen Kontakt an die sich bewegende Fläche 3 gebracht
werden und dadurch die Ablagerungen 5 von der Oberfläche 3 der Walzen
oder Zylinder 4 abheben und entfernen.
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Um
eine effektive Reinigung der Fläche 3 zu gewährleisten,
muss die Schaberklinge 6 mit einer einstellbaren Andruckkraft
an die zu beschabernde Oberfläche 3 angedrückt
werden, wobei die Andruckkraft der Betriebssituation angepasst gewählt
werden muss. Begrenzende Faktoren hierfür sind insbesondere
einerseits die Anforderung, dass die Schaberklinge 6 die
Oberfläche 3 der Walzen oder Zylinder 4 nicht
beschädigen darf, da sich Beschädigungen der Oberfläche
wiederum störend im Endprodukt erkennen lassen, und andererseits
eine effektive Reinigung gewährleistet sein muss. Da zudem
die Schaberklingen 6 einem dauernden Verschleiß unterliegen, muss
die Andruckkraft der Schaberklinge 6 mess- und regelbar
sein, da ohne Nachregelung die Andruckkraft mit zunehmendem Verschleiß nachlässt.
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Es
ist bereits bekannt, Schaberklingen 6 mit Sensoren 7 auszustatten,
um die Andruckkraft mittelbar oder unmittelbar zu messen. Zu Messzwecken müssen
die in situ befindlichen normalen Schaberklingen ausgebaut und durch
mit Sensoren 7 versehene Schaberklingen 6 ersetzt
werden. Der große Nachteil dieses Systems liegt jedoch
darin, dass für jede Einbausituation und für jeden
Maschinentyp spezifisch angepasste Schaberklingen 6 mit
Sensoren 7 hergestellt werden müssen, welche im
Extremfall nur an einer Einbauposition für einen bestimmten Maschinentyp
verwendbar sind, da sonst keine zuverlässigen Messungen
möglich sind. Dies bringt beispielsweise bei der äußeren
Form der Schaberklinge 6, bei den zur Fixierung im Klingenhalter 2 benötigten Halteelementen
oder den elektrischen Anschlüssen, die die Verbindung zu
Versorgungseinrichtungen und Auswerteeinheiten herstellen, einen
hohen konstruktiven Aufwand sowie damit verbundene hohe Kosten mit
sich.
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Um
diese Mängel zu umgehen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die Sensorik und die Schaberklinge 6 voneinander zu trennen
und die Sensorik in einem separaten Bauteil unterzubringen, welches
so ausgestaltet ist, dass es mit beliebigen Schaberklingen 6 für
unterschiedliche Einbaulagen und Maschinentypen kombinierbar ist.
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In 2 ist
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer derartigen erfindungsgemäß ausgestalteten
Schaberanordnung 11 dargestellt. Die Schaberanordnung 11 kann
dabei ähnlich der in 1 beschriebenen
bekannten Schaberanordnung 1 ausgebildet sein und eine
Schaberklinge 16 in einem Klingenhalter 2 aufweisen.
Die Schaberklinge 16 ist nun jedoch als einfaches Bauteil
ohne Sensoren 7 ausgebildet. Dadurch sind die für
den Normalbetrieb vorgesehenen Schaberklingen 16 verwendbar.
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In
den Klingenhalter 2 kann zusätzlich zu der Schaberklinge 16 bei
Bedarf eine Messvorrichtung 18 eingelegt werden, welche
zumindest einen, vorzugsweise mehrere Sensoren 17 aufweist.
Die Messvorrichtung 18 erstreckt sich dabei im Ausführungsbeispiel,
wie in 2 ersichtlich, parallel zu der Schaberklinge 16 und
liegt vollflächig in Anlage an deren Oberfläche
an. Die Breite der Messvorrichtung 18 in Maschinenrichtung
ist kleiner als diejenige der Schaberklinge 16, quer zur
Maschinenrichtung stimmt die Breite der Messvorrichtung 18 mit
derjenigen der Schaberklinge 16 überein. Je nach
Anforderungen können diese Abmessungen auch angepasst werden,
wenn beispielsweise eine Messung im Randbereich der Faserstoffbahn
als nicht notwendig erachtet wird, kann die Messvorrichtung 18 quer
zur Maschinenrichtung auch kürzer als die Schaberklinge 16 sein.
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Die
Positionierung der Messvorrichtung 18 im dargestellten
Ausführungsbeispiel relativ zum Klingenhalter 2 ist
durch die beispielhaft als Dehnmessstreifen ausgeführten
Sensoren 17 bedingt, welche die Messung der auf sie wirkenden
Kräfte über ihre räumliche Dehnung erlauben.
Hierzu ist die Messvorrichtung so auf der Schaberklinge 16 zu
fixieren, dass die Sensoren 17 zumindest teilweise durch
den Klingenhalter 2 überdeckt sind, da beim Anstellen
der Schaberanordnung 1 eine Verkippung der Bauteile zueinander
durch das Anlegen der Schaberklinge 16 auf die bewegte
Fläche 3 und dadurch eine Krafteinleitung in die
Sensoren 17 erfolgt. Es ist somit in diesem Fall die Messvorrichtung 18 an der
der bewegten Fläche 3 abgewandten Seite der Schaberklinge 16 anzuordnen.
Bei sehr hohen Anpresskräften werden die Dehnmessstreifen
durch die Durchbiegung der Schaberklinge 16 so stark verformt,
dass die Sensoren auch freiliegend angeordnet sein können,
die Messanordnung also nicht so weit in den Klingenhalter 2 eingeschoben
wird, sondern in Maschinenrichtung gesehen weiter vorne auf der
Schaberklinge 16 aufliegt und in dieser Position geeignet
fixiert wird.
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Alternativ
bieten sich neben Dehnmessstreifen auch piezoelektrische Sensoren
oder optische Sensoren, insbesondere optische Fasern, an. In diesen
Fällen ist die Messvorrichtung 18 ebenfalls an der
der zu beschabernden Fläche 3 abgewandten Seite
der Schaberklinge 16 anzuordnen, da bei diesen Sensoren 17 ebenfalls
die durch Einwirkung des Klingenhalters 2 oder die Durchbiegung
der Schaberklinge 16 auf die Sensoren 17 wirkende
Kraft gemessen wird.
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Es
ist jedoch auch möglich, die Messvorrichtung 18 mit
anderen Arten von Sensoren 17 zu bestücken, welche
dann eine andere räumliche Positionierung der Messvorrichtung 18 relativ
zur Schaberklinge 16 bzw. zum Klingenhalter 2 erlauben.
Dabei bieten sich besonders berührungslose Sensoren 17, welche
die Andruckkraft durch Laufzeitänderungen bei optischen
oder akustischen Abstandsmessungen via Laser oder Ultraschall ermitteln,
an.
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Ist
aufgrund der Sensoren 17 eine alternative Positionierung
der Messvorrichtung 18 möglich, so kann diese
an der der bewegten Fläche 3 zugewandten oder
abgewandten Seite der Schaberklinge 16 erfolgen.
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Die
Messvorrichtung 18 kann in Form einer im Wesentlichen flächigen
Klinge ausgebildet sein, bei welcher die Sensoren 17 auf
deren Oberfläche angeordnet sind, oder auch in Form einer
Folie mit in der Folie eingebetteten Sensoren 17. In ersterem
Fall ist es zudem möglich, die Orientierung der Sensoren 17 in
Richtung Schaberklinge 16 oder in Richtung Klingenhalter 2 zu
wählen.
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Die
Messvorrichtung 18 wird zur sicheren Positionierung mit
der Schaberklinge 16 oder dem Klingenhalter 2 geeignet
verbunden, wobei die Verbindung vorzugsweise lösbar ist,
beispielsweise durch Haken, Spangen, Klammern, Nieten oder andere
geeignete Vorrichtungen. Auch eine Klebeverbindung kann in Erwägung
gezogen werden, wenn ein Klebstoff verwendet wird, der einerseits
eine sichere Verbindung und andererseits eine leichte Lösbarkeit
ohne Beschädigung der Messvorrichtung 18 ermöglicht.
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Als
Material für die Messvorrichtung 18 bieten sich
neben Metalle wie beispielsweise Stahl, Composite-Materialien wie
z. B. Glas- und Kohlefaserverbundmaterialien auf Basis von Epoxidharzmatrices
oder auch Mischformen an. Die Materialien können weiterhin
auch mit Metallen oder Keramiken beschichtet sein.
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Insbesondere
kann die Messvorrichtung 18 in Form einer flexiblen Folie
vorliegen, die mit den Sensoren 17 bestückt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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