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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.
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Es
sind bereits diverse Schabervorrichtungen bekannt, bei welchen Betriebsparameter
wie beispielsweise der auf die Schaberklinge wirkende Anpressdruck
mittels geeigneter Sensoren gemessen werden kann. Ein weiterer,
für den Betrieb einer Schabervorrichtung wichtiger Betriebsparameter
ist die Temperatur der Schaberklinge.
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Aus
der Offenlegungsschrift
DE
28 28 339 ist beispielsweise eine Schabervorrichtung zur
Beschaberung von Walzen in Papiermaschinen bekannt, bei welcher
sich am oder im Schaberbalken an einer Stelle, die großer
Erwärmung ausgesetzt ist, mindestens ein elektrischer Temperaturfühler
und an einer Stelle, die geringerer Erwärmung ausgesetzt
ist, zumindest ein zweiter elektrischer Temperaturfühler
angeordnet ist. Die beiden Temperaturfühler sind mit einem
elektrischen Regelkreis verbunden, der ein von der gemessenen Temperaturdifferenz
abhängiges Steuersignal erzeugt, mit dem ein elektrischer
Heizkreis angesteuert wird. Die Stellen geringerer Erwärmung
können durch Heizbänder, die an der Seite der geringeren
Erwärmung angeordnet sind, aufgeheizt werden, um so vorgegebene
Temperaturdifferenzen einhalten zu können.
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Eine
Temperaturmessung in der Schaberklinge erfolgt hier nicht. In vielen
Fällen ist es jedoch wünschenswert, auch diesen
Betriebsparameter zu erfassen und zu überwachen, da lokale
Erhöhungen der Temperatur der Schaberklinge beispielsweise Aufschluss über
eine ungleichmäßige Anlage der Schaberklinge an
der zu beschabernden Oberfläche gibt.
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Es
ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung, eine Schabervorrichtung
anzugeben, bei welcher die Temperatur der Schaberklinge gemessen werden
kann.
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Die
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1
in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
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Hierbei
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schaberklinge
zumindest einen Sensor zur zumindest mittelbaren Erfassung der Temperatur
der Schaberklinge umfasst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Bevorzugt
ist der zumindest eine Sensor länglich und/oder flächig
ausgebildet, so dass ein großer Bereich der Schaberklinge
erfassbar ist.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Sensoren
vorgesehen, welche sich parallel zueinander erstrecken. Dadurch ist
eine einfache Auswertbarkeit der Signale gegeben.
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Je
nach Einbaulage können die Sensoren an einer Oberseite
und/oder an einer Unterseite der Schaberklinge angeordnet sein,
was die Anordnung flexibel für eine Vielzahl von Gegebenheiten
macht.
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Insbesondere
ist vorteilhaft, wenn die Sensoren äquidistant zueinander
angeordnet sind, da dies eine einfache Auswertung ermöglicht.
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Alternativ
ist es vorteilhaft, wenn die Sensoren in variablen Abständen
zueinander angeordnet sind, da dadurch stark beanspruchte Bereiche
der Schaberklinge besser überwacht werden können.
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Bevorzugt
können die Sensoren randnah jeweils in gleichem Abstand
von einem Vorderrand der Schaberklinge angeordnet sein. Dadurch
wird der Klingenbereich mit der höchsten thermischen Belastung
gleichmäßig abgedeckt.
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Vorteilhafterweise
kann eine Erstreckungsrichtung der Sensoren im Wesentlichen parallel
zur Maschinenrichtung ausgerichtet sein.
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Alternativ
kann eine Erstreckungsrichtung der Sensoren unter einem Winkel zur
Maschinenrichtung geneigt ausgerichtet sein.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform kann eine Anordnung und Ausrichtung
der Sensoren dergestalt sein, dass ein Temperaturprofil in einer
Erstreckungsrichtung der Schaberklinge und/oder quer zu einer Erstreckungsrichtung
der Schaberklinge ermittelbar ist. Dadurch ist die Schaberklinge
vollflächig überwachbar.
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Die
Sensoren können auf der Oberfläche der Schaberklinge
aufgeklebt oder mittels einer die Sensoren überdeckenden
Folie an der Schaberklinge fixiert oder in das Material der Schaberklinge
eingebettet sein.
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Vorzugsweise
können die Sensoren als Heißleiter oder Kaltleiter,
als integrierte Halbleiter-Temperatursensoren, als Thermoelemente,
als pyroelektrische oder als faseroptische Temperatursensoren ausgebildet
sein.
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Die
Schaberklinge kann aus Metall, insbesondere aus Stahl, Bronze, Monel® oder ähnlichen geeigneten
Metallen oder aus einem Kunststoff ausgebildet sein. Besonders faserverstärkte
Kunststoffe, welche insbesondere Glas- und/oder Kohlefaser in einer
Harzmatrix enthalten können, können hier eingesetzt
werden.
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Die
Schaberklinge kann eine insbesondere metallische oder keramische
Beschichtung aufweisen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher
erläutert. Es zeigt:
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1 eine
stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäß ausgestalteten
Schabervorrichtung in einer perspektivischen Ansicht.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäß ausgestaltete Schabervorrichtung 1 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 Reibkontakt 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 Mindestandruckkraft
an die zu beschabernde Oberfläche 3 angedrückt
werden. Der direkte tribologische Kontakt zu der Oberfläche 3 unter
Druck resultiert dementsprechend in einer Erwärmung der
Schaberklinge 6. Steigt die Temperatur der Schaberklinge 6 über
bestimmte Werte, können verschiedene temperaturbedingte
Effekte auftreten, die zu Problemen im Betrieb der Schabervorrichtung 1 führen.
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Beispielsweise
ist im Fall von Schaberklingen 6 aus Kompositmaterialien
eine Beschädigung der Schaberklinge 6 zu befürchten,
wenn eine materialbedingte Grenztemperatur überschritten
wird, da die Harzmatrix thermisch geschwächt oder zerstört werden
kann. In der Folge wird einerseits die Reinigungswirkung der Schaberklinge 6 verschlechtert, andererseits
kann es zu Verunreinigungen der zu beschabernden Oberfläche 3 kommen.
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Zudem
können sowohl bei Schaberklingen 6 aus Kompositmaterialien
wie auch aus Metall Verformungen durch ungleichmäßige
Erwärmung auftreten. Dadurch ist die Anlage der Schaberklinge 6 an die
bewegbare Oberfläche 3 nicht mehr gewährleistet,
so dass einerseits eine ungleichmäßige Abnutzung
der Schaberklinge 6 und andererseits eine ungleichmäßige
Beschaberung der Oberfläche 3 resultiert.
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Weiterhin
ist ein Wärmeübergang aus der Schaberklinge 6 in
den Klingenhalter 2 möglich. Ist dies der Fall,
tritt möglicherweise eine ungleichmäßige
Verformung des Klingenhalters 2 auf, was ebenfalls zu mangelhafter
Anlage der Schaberklinge 6 an der Oberfläche 3 führt.
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Wird
die Schaberklinge 6 mit zumindest einem, bevorzugt einer
Mehrzahl von Sensoren 7 versehen, welche so ausgebildet
sind, dass sie zumindest mittelbar ein in der Schaberklinge 6 herrschendes
Temperaturprofil messen können, können die durch
die Erwärmung auftretenden negativen Effekte erfasst, quantifiziert, überwacht
und bei Bedarf durch mechanische Verstellung kompensiert werden.
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Der
zumindest eine Sensor 7 kann dabei vorzugsweise als längliches,
auch flächiges Element ausgebildet sein, welches sich an
der Oberfläche der Schaberklinge 6 befinden oder
bei geeigneter Materialwahl auch in diese eingebettet sein kann.
Als Sensoren 7 eignen sich diverse im Prinzip bekannte
Arten von Temperatursensoren. Dabei sind beispielsweise Bauteile
zu nennen, die bei Temperaturveränderungen ihren Widerstand
verändern, wie Heißleiter oder Kaltleiter, oder
auch Bauteile, die direkt ein verarbeitbares elektrisches Signal
liefern, wie integrierte Halbleiter-Temperatursensoren (Festkörperschaltkreise).
Sog. Thermoelemente wandeln eine Temperaturdifferenz durch den Seebeck-Effekt
in eine elektrische Spannung um. Pyroelektrische Materialien ändern
die Ladungsträgerdichte an ihrer Oberfläche bei
Temperaturschwankungen durch Veränderung der spontanen
Polarisation. Weiterhin sind faseroptische Temperatursensoren bekannt,
welche die Messung eines Temperaturprofil entlang einer Glasfaser erlauben.
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In
dem in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind beispielhaft vier Sensoren 7 vorgesehen, welche äquidistant
zueinander angeordnet und im Wesentlichen in Maschinenrichtung bzw.
quer zur Längenrichtung der Schaberklinge 6 ausgerichtet
sind. Die Sensoren 7 sind dabei so angeordnet, dass sie
nahe einem vom Klingenhalter 2 weggerichteten, der zu beschabernden
Oberfläche zugewandten Vorderrand 8 der Schaberklinge 6 beginnen,
da in diesem Klingenbereich die Wärmeentwicklung durch
den tribologischen Kontakt zu der zu beschabernden Oberfläche 3 am
höchsten ist, und sich in Richtung auf den Klingenhalter 2 bzw.,
wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, auch in diesen hinein erstrecken.
Der Randabstand der Sensoren 7 zum Vorderrand 8 der
Schaberklinge 6 ist im Ausführungsbeispiel jeweils
gleich.
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Es
ist jedoch auch möglich, die Sensoren 7 in anderer
geeigneter Art anzuordnen, beispielsweise dichter in der Mitte der
Schaberklinge, da die zu beschabernde Oberfläche 3 häufig
durch eine Bombierung der Walze oder des Zylinders 4 zu
einer stärkeren Belastung der Schaberklinge 6 in
der Mitte führt, während die Randbereiche abheben.
Ebenso ist eine schräge Anordnung der Sensoren 7 möglich,
was bei engen Einbaulagen aufgrund erschwerter Kabelführung
von Vorteil sein kann. Die Orientierung der Sensoren 7 relativ
zueinander sollte, unabhängig von ihrer Dichte, im Wesentlichen
gleich mit sich parallel zueinander erstreckenden Sensoren 7 sein,
da die Kalibrierung der Sensoren 7 sowie die Auswertung der
Signale sonst aufwendig und kompliziert wird.
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Bei
entsprechender Ausbildung und Anordnung der Sensoren 7 ist
es auch möglich, ein Temperaturprofil sowohl in Längen-
als auch in Breitenrichtung der Schaberklinge 6 zu ermitteln.
Aus diesen Informationen kann eine flächige Temperaturverteilung über
die gesamte Klingenfläche erstellt werden.
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Bei
Anordnung an der Oberfläche, beispielsweise bei metallischen
Schaberklingen 6, können die Sensoren 7 auf
der Oberfläche aufgeklebt oder mittels einer die Sensoren 7 überdeckenden
Folie an der Schaberklinge 6 fixiert sein.
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Je
nach Anwendungsbereich und Positionierung der Schaberklinge 6 ist
eine Anordnung der Sensoren 7 auf einer Ober- und/oder
einer Unterseite der Schaberklinge 6 möglich.
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Für
die Schaberklinge 6 können Metalle wie z. B. Stahl,
Bronze, Monel® oder andere geeignete Metalle
oder auch Kunststoffe, insbesondere faserverstärkte Kunststoffe,
welche Glas- und/oder Kohlefaser in einer Harzmatrix enthalten können,
verwendet werden. Weiters eignet sich die Erfindung auch für
Schaberklingen 6 mit einer insbesondere metallischen oder
keramischen Beschichtung.
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Die
Ausbildung und Anordnung der Sensoren 7 ermöglicht
somit eine dynamische Erfassung und Überwachung der Temperatur
der Schaberklinge 6 während des Betriebs der Papier-,
Karton oder anderen Maschine zur Herstellung oder Veredelung einer
Faserstoffbahn. Die Messwerte können in die Steuerungssoftware
der Maschine eingespeist und zur Prozessregelung weiterverwendet
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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