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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Funktionsüberwachung
eine Hydrauliksystems einer Maschine. In dieser Beschreibung wird überwiegend
auf eine Papier- oder Kartonmaschine Bezug genommen, tatsächlich
ist dies aber nur ein Beispiel für eine Vielzahl von Maschinen,
in denen das beschrieben Verfahren bzw. die beschriebene Vorrichtung
anwendbar ist.
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Maschinen
aller Art haben hydraulische Stell- oder Antriebselemente, die von
einem unter Druck stehenden Arbeitsfluid betätigt werden,
dessen Druck und/oder Volumenstrom von Reglern geregelt ist.
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In
vielen Maschinen, so auch in Papiermaschinen, die Hydraulik verbreitet
dann als Betätigungs- und Steuerungsmittel eingesetzt,
wenn große Kräfte mit hoher Genauigkeit eingestellt
und ausgeübt werden sollen.
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Das
Arbeitsfluid, z. B. Hydrauliköl wird von einer Pumpe unter
Druck gesetzt und die Einleitung des unter Druck stehenden Hydrauliköls
in ein hydraulisches Stellglied, wie z. B. einen Hydraulikzylinder
oder einen Hydraulikmotor wird typischerweise durch ein proportionales
Steuerventil oder Proportionalventil gesteuert, das elektrisch,
hydraulisch oder pneumatisch angetrieben sein kann.
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Ein
solches Steuerventil hat einen verschieb- oder verlagerbaren Steuerschieber
oder Steuerkolben, der in Antwort auf seine Lage in einem zugehörigen
Ventilgehäuse einen Solldruck am Ausgang einstellen kann,
indem der Druck von der Pumpe gelieferten Hydrauliköls
heruntergeregelt wird. Die Beweglichkeit des Steuerkolbens im Ventilgehäuse
erfordert zwingend ein gewisses Spiel oder Spaltmaß zwischen
Steuerkolben und Ventilgehäuse, so dass eine innere Leckage
des Steuerventils unvermeidbar ist. Das Spaltmaß darf nicht
zu eng gewählt werden, denn sonst würde das Ventil
zu anfällig gegen Verschmutzungen im Hydrauliköl.
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In
letzter Zeit wurden alternative Druckregler entwickelt, die in dieser
Anmeldung durchgängig als digitalhydraulische Druckregler
bezeichnet werden sollen. Werden solche digitalhydraulischen Druckregler
als Druckminderer eingesetzt, werden diese in der vorliegenden Anmeldung
durchgehend als digitalhydraulische Druckminderer bezeichnet.
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Die
Arbeitsweise der digitalhydraulischen Druckregler bzw. Druckminderer
ist beispielsweise in der Zeitschrift Fluid Nr. 7–8,
2008 Seiten 12, 13 beschrieben. Die Arbeitsweise digitalhydraulischer Druckregler
lässt sich nochmals sehr kurz zusammengefasst so darstellen:
Ein
digitalhydraulischer Druckregler besteht im einfachen Fall aus einer
Reihe parallel geschalteter Ventile, die lediglich AUF/ZU Funktion
besitzen; also einfache EIN/AUS-Schaltventile sind, die einen Durchfluss
zulassen oder unterbrechen und in dieser Anmeldung durchgängig
als Ventile bezeichnet werden können. Die Ventile sind
alle mit einer gemeinsamen Zuführleitung einerseits und
mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung andererseits verbunden. Die
Ventile selbst können herkömmliche Solenoidventile,
d. h. Ventile mit elektromagnetischem Antrieb sein. Natürlich
können auch andere Antriebsformen gewählt werden.
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Durch
Anschluss oder Einbau von Drosselelementen bzw. durch die Ventile
selbst ist dafür gesorgt, dass die Ventile unterschiedliche
Durchflüsse haben, wenn sie geöffnet sind. Wenn
beispielsweise vier Ventile vorgesehen sind, so können
die Durchflussraten Q in den einzelnen, jeweils von dem zugehörigen
Ventil wahlweise freigebbaren Durchlässen im Verhältnis
von 1:2:4:8 zueinander stehen; bei einer größeren
Anzahl von Ventilen wird diese Reihe entsprechend fortgesetzt.
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Durch Öffnen
und Schließen einzelner Ventile bzw. Ventilkombinationen,
die auf der Basis von mathematischen Modellen von einem Rechner
bestimmt und ausgewählt werden, kann nun eine sehr rasche
und präzise Druckeinstellung in der Ausgangsleitung bzw.
in dem daran angeschlossenen Stellglied erreicht werden. Dies wird
erreicht, indem die analoge Regelkurve des eingangs geschilderten proportionalen
Steuerventils durch eine digital erstellte (angenäherte)
Regelkurve ersetzt wird. Diese Kurve kann wegen des Wegfalls von
Nichtlinearitäten und/oder Hysterese des analogen Proportionalventils eine
stufenförmig angenäherte Gerade sein, die es erlaubt,
einen Regelpunkt schnell und (nahezu) überschwingungsfrei
anzufahren.
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Bei
der digitalhydraulischen Regelung sind die Ventile nach dem Einstellen
des Solldrucks in der Regel geschlossen, d. h. zum Halten eines
Solldrucks in einem geschlossenen (und unveränderten) System
wird diesem System weder Arbeitsfluid entnommen noch zugeführt.
Dieser stationäre Zustand kann in der Praxis jedoch einzelne
Regeleingriffe erfordern oder zulassen, insbesondere als Reaktion auf Änderungen
an anderer Stelle im System Maschine/Regelung.
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Nachdem
aber die bei diesen einzelnen Regeleingriffen verschobenen Mengen
an Arbeitsfluid relativ gering sind, wurde gefunden, dass die übliche hydraulische
Leistungsversorgung durch eine Versorgungseinheit ersetzt werden
kann, die eine Pumpe und mindestens einen Druckspeicher hat, aus dem
Arbeitsfluid dem Regler zur Verfügung gestellt wird.
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Um
den Druckspeicher wieder aufzufüllen, wird die Pumpe ab
und zu eingeschaltet und baut den Druck im Speicher wieder auf.
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Es
können in komplexen hydraulischen Systemen Leckagen oder
innere Leckagen auftreten, die bei einer automatischen Regelung
mittels digitalhydraulischen Reglern aber unbemerkt bleiben können, weil
Leckagen ausgeregelt werden, d. h. die Druckmessung alleine zeigt
keine Leckage an.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
vorzuschlagen mit denen sich diese Leckage zuverlässig
erkennen lassen. Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit
einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Hinsichtlich der
Vorrichtung ist eine erfindungsgemäße Lösung
in Anspruch 14 aufgezeigt.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Funktionsüberwachung
eines Hydrauliksystems einer Maschine, verwendet das Hydrauliksystem
zur Steuerung von Arbeitsfluiddrücken mindestens einen digitalhydraulischen
Regler, der aus mindestens einem Druckspeicher unter Druck gespeichertes
Arbeitsfluid entnimmt. Das Hydrauliksystem ist mit einer Versorgungseinheit
versehen, die bedarfsgerecht eingeschaltet wird, um den Druckspeicher
aufzufüllen. In dem erfindungsgemäßen
Verfahren wird die tatsächliche Einschalthäufigkeit
und/oder Einschaltdauer der Versorgungseinheit mit einer erwarteten Einschalthäufigkeit
und/oder Einschaltdauer verglichen.
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Aus
der tatsächlichen Einschalthäufigkeit der Versorgungseinheit
kann auf den Arbeitsfluidverbrauch unmittelbar geschlossen werden. Übersteigt dieser
Arbeitsfluidverbrauch den erwarteten Wert, so kann man folgern,
dass eine Leckage vorliegen könnte. Der erwartete Wert
für die Einschalthäufigkeit ist nicht zwingend
ein fester Wert, sondern kann sich im Betrieb der Maschine durch Änderung
von Randbedingungen in nachvollziehbarer Weise ändern,
so dass der Erwartungswert entsprechend angepasst werden kann.
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Die
Versorgungseinheit kann auf verschiedenen Bedarf hin eingeschaltet
werden, beispielsweise kann die Versorgungseinheit eingeschaltet
werden, bevor ein Ver- oder Einstellvorgang in der Maschine eingeleitet
wird. Vorzugsweise wird die Versorgungseinheit dann bedarfsgerecht
eingeschaltet, wenn der Druck im Druckspeicher einen vorgegebenen
Wert unterschreitet.
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Vorzugsweise
wird unmittelbar aus dem Vergleich der tatsächlichen Einschalthäufigkeit
mit der erwarteten Einschalthäufigkeit auf eine Undichtigkeit im Hydrauliksystem
geschlossen, wenn die tatsächliche Einschalthäufigkeit
die erwartete Einschalthäufigkeit übersteigt.
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Es
ist möglich, die erwartete Einschalthäufigkeit
aus Beobachtungen abzuschätzen oder empirisch zu ermitteln.
Vorzugsweise wird die erwartete Einschalthäufigkeit berechnet,
indem eine erwartete Entnahmemenge an Arbeitsfluid aus dem Druckspeicher
je Zeiteinheit berechnet wird und zum Speichervolumen des Druckspeichers
oder der Druckspeicher ins Verhältnis gesetzt wird.
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In
Papiermaschinen kommt es manchmal zu Bahnabrissen. Nach einem solchen
Bahnabriss muss die Maschine erneut hochgefahren werden. Vorzugsweise
wird die tatsächliche Einschalthäufigkeit beginnend
mit jedem Neustart der Maschine nach Erreichen eines stabilen Betriebszustands
erneut erfasst.
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Im
Einzelnen kann in dem Verfahren vorgesehen sein, dass ein Zähler
verwendet wird, der die Anzahl der Einschaltvorgänge der
Versorgungseinheit zählt. Ein Speicher kann verwendet werden,
der die gezählte Anzahl speichert. Eine Rechenvorrichtung
mit einem Zeitgeber kann verwendet werden, die die gezählte
Anzahl zu der Zeit ins Verhältnis setzt, um die tatsächliche
Einschalthäufigkeit zu erhalten.
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Vorzugsweise
vergleicht die Rechenvorrichtung den Wert für die tatsächliche
Einschalthäufigkeit mit einem vorgegebenen Wert und zeigt
eine Meldung an, wenn dieser Wert überschritten wird. Die Meldung
kann besonders auffällig gestaltet sein, z. B. kann ein
optischer und/oder akustischer Alarm ausgegeben werden, wenn die
vorgegebene Einschalthäufigkeit überschritten
wird.
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Das
Verfahren ist auch auf ein Hydrauliksystem mit mehreren Versorgungseinheiten
anwendbar, wobei vorzugsweise die einzelnen Versorgungseinheiten
jeweils hinsichtlich der Einschalthäufigkeit überwacht
werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren umfasst auch eine zusätzliche
oder alternative Erfassung der Einschaltdauer der Versorgungseinheit.
Aus der tatsächlichen Einschaltdauer der Versorgungseinheit kann
auf den Arbeitsfluidverbrauch unmittelbar geschlossen werden. Übersteigt
dieser Arbeitsfluidverbrauch den erwarteten Wert, so kann man folgern, dass
eine Leckage vorliegen könnte. Der erwartete Wert für
die Einschaltdauer ist nicht zwingend ein fester Wert, sondern kann
sich im Betrieb der Maschine durch Änderung von Randbedingungen
in nachvollziehbarer Weise ändern, so dass der Erwartungswert entsprechend
angepasst werden kann.
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Die
Versorgungseinheit kann auf verschiedenen Bedarf hin eingeschaltet
werden, beispielsweise kann die Versorgungseinheit eingeschaltet
werden, bevor ein Ver- oder Einstellvorgang in der Maschine eingeleitet
wird. Vorzugsweise wird die Versorgungseinheit dann bedarfsgerecht
eingeschaltet, wenn der Druck im Druckspeicher einen vorgegebenen
Wert unterschreitet.
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Vorzugsweise
wird unmittelbar aus dem Vergleich der tatsächlichen Einschaltdauer
mit der erwarteten Einschaltdauer auf eine Undichtigkeit im Hydrauliksystem
geschlossen, wenn die tatsächliche Einschaltdauer die erwartete
Einschaltdauer übersteigt.
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Es
ist möglich, die erwartete Einschaltdauer aus Beobachtungen
abzuschätzen oder empirisch zu ermitteln.
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Vorzugsweise
wird die erwartete Einschaltdauer berechnet, indem eine erwartete
Entnahmemenge an Arbeitsfluid aus dem Druckspeicher berechnet wird
und zur Förderleistung der Versorgungseinheit ins Verhältnis
gesetzt wird. Die hier überwachte Einschaltdauer ist die
kumulierte Einschaltdauer der Versorgungseinrichtung.
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Mit
dieser Vorgehensweise wird also die tatsächliche Fördermenge
der Versorgungseinheit mit der erwarteten Fördermenge der
Versorgungseinheit verglichen, so dass eine übermäßige
Fördermenge auf eine Fehler im Hydrauliksystem geschlossen
werden kann.
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In
Papiermaschinen kommt es manchmal zu Bahnabrissen. Nach einem solchen
Bahnabriss muss die Maschine erneut hochgefahren werden. Vorzugsweise
wird die tatsächliche Einschaltdauer beginnend mit jedem
Neustart der Maschine nach Erreichen eines stabilen Betriebszustands
erneut erfasst.
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Im
Einzelnen kann in dem Verfahren vorgesehen sein, dass ein Zähler
verwendet wird, der Dauer der Einschaltvorgänge der Versorgungseinheit
erfasst. Ein Speicher kann verwendet werden, der die erfassten Einschaltvorgänge
speichert und deren Dauer aufsummiert. Eine Rechenvorrichtung vergleicht
die Summe mit einem vorgegeben Wert oder Erwartungswert und zeigt
eine Meldung an, wenn dieser Wert überschritten wird. Die
Meldung kann besonders auffällig gestaltet sein, z. B.
kann ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgegeben werden,
wenn die vorgegebene Einschaltdauer überschritten wird.
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Das
Verfahren ist auch auf ein Hydrauliksystem mit mehreren Versorgungseinheiten
anwendbar, wobei vorzugsweise die einzelnen Versorgungseinheiten
jeweils hinsichtlich der Einschaltdauer überwacht werden.
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Mit
der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Funktionsüberwachung
eines Hydrauliksystems einer Maschine vorgeschlagen, wobei das Hydrauliksystem
zur Steuerung von Arbeitsfluiddrücken mindestens einen
digitalhydraulischen Regler hat der mit mindestens einem Druckspeicher
verbunden ist, in dem Arbeitsfluid unter Druck speicherbar ist.
Eine Versorgungseinheit ist vorgesehen, um den Druckspeicher aufzufüllen.
Die Vorrichtung hat ferner eine Zähl- und Rechenvorrichtung,
die ausgelegt ist, eine tatsächliche Einschalthäufigkeit
und/oder Einschaltdauer der Versorgungseinheit zu zählen
und mit einer in der Zähl- und Rechenvorrichtung festgelegten
erwarteten Einschalthäufigkeit und/oder Einschaltdauer
zu vergleichen. Eine Anzeigevorrichtung ist vorgesehen, um ein optisches
und/oder akustisches Signal herauszugeben, wenn die tatsächliche
Einschalthäufigkeit und/oder Einschaltdauer die erwartete
Einschalthäufigkeit und/oder Einschaltdauer übersteigt. Diese
Anzeige kann eine Bildschirmanzeige in einer Maschinenwarte sein,
es kann aber auch eine Alarmauslösung vorgesehen sein,
die Aufmerksamkeit erregend an der Maschine oder in der Maschinenwarte
optisch und/oder akustisch auf die Fehlfunktion hinweist.
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Nachfolgend
werden Anwendungen der Erfindung in einer Papiermaschine beschrieben,
wobei die Erfindung ausdrücklich nicht auf diese Maschinenform
beschränkt ist. Alternativen sind z. B. Spritzgußmaschinen,
Gießmaschinen, Pressen, Walzeinrichtungen, Werkzeugmaschinen,
Baumaschinen oder dergleichen als Beispiele für Maschinen
in denen Hydraulik in großem Maßstab verwendet
wird und in denen die digitalhydraulische Technik anwendbar ist.
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Die
Erfindung und wird anhand den nachfolgenden Zeichnungen nochmals
erläutert.
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1 zeigt
ein Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
und
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2 zeigt
eine Anwendung der digitalhydraulischen Regelungstechnik.
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3 zeigt
eine weitere Anwendung der digitalhydraulischen Regelungstechnik.
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In
einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist gemäß 1 ein Paar
von Differentialzylindern 1 vorgesehen. Jede Druckkammer; also
kolbenseitige Druckammer und stangenseitige Druckkammer jedes Differentialzylinders 1 ist
mit einem eigenen digitalhydraulischen Druckregler 2 versehen.
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Eine
Versorgungseinheit 3 links unten in 1 hat eine
Pumpe 31 mit einem Motor, einen Tank 32 und einen
Druckspeicher 33, der mit Hilfe der Pumpe 31 unter
Druck gefüllt, also aufgeladen werden kann.
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Eine Überwachungsvorrichtung 4,
die hier der Übersicht halber als eigene Einheit gezeigt
ist, aber in der Praxis auch in dem Steuergerät der Druckregler
vorgesehen sein kann, ist in der Lage, Einschalten und Ausschalten
der Pumpe 33 zu erfassen. In der Überwachungsvorrichtung 4 ist
eine Zählvorrichtung (nicht gezeigt) verwirklicht, die
die Einschalthäufigkeit und/oder die Dauer des Pumpenbetriebs
erfassen kann. Dieser erfasste oder tatsächliche Wert kann
mit einem vorgegebenen Erwartungswert in einer in der Überwachungsvorrichtung 4 vorgesehenen
Vergleichsvorrichtung (nicht gezeigt) verglichen werden.
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Ergibt
der Vergleich, dass die Versorgungseinheit öfter oder länger
betrieben werden muss, als dies durch den Betrieb zu erwarten ist,
so kann auf einen Fehler im Hydrauliksystem, z. B. auf ein Leck
geschlossen werden.
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Die Überwachungsvorrichtung 4 ist
ausgelegt, mittels einer Anzeigevorrichtung und/oder einer Alarmvorrichtung
(nicht gezeigt) eine Anzeige bzw. einen sicht- oder hörbaren
Alarm herauszugeben, wenn auf einen Fehler im Hydrauliksystem geschlossen
werden kann.
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2 zeigt
eine Kühleinrichtung, die beispielsweise auf ein Hydrauliksystem
anwendbar ist, das die Erfindung verwenden kann.
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In
der 2 ist ein Hydraulikkreis 5 gezeigt, der
einen Tank 51, eine Pumpe 52, einen optionalen Druckspeicher 54,
Filter 7 und einen Wärmetauscher 53 enthält.
Der Abzweig zu einer hydraulischen Last ist in 2 nicht
gezeigt. Ein Kühlwasser Kreis mit dem Wärmetauscher 53 und
der Zuführleitung 62 und der Ablaufleitung 63 enthält
einen Regler 6, der als digitalhydraulischer Regler aufgebaut
ist, wie zuvor ausführlich beschrieben wurde. Der Regler 6 wird im
vorliegenden Fall zur Durchflussregelung im Kühlwasserstrom
eingesetzt. Durch Öffnen einzelner oder mehrerer Ventile
gleichzeitig im Regler 6 lässt sich der Volumenstrom
des Kühlwassers durch den Regler 6 gut einstellen.
Als Führungsgröße für den Regler 6 kann
dabei die Temperatur des Hydrauliköls im Tank 51 dienen,
die mit einem Geber 61 erfasst wird. Im Wärmetauscher 53 gibt
das Hydrauliköl seine Wärme an das Kühlwasser
ab, wobei mit dem Kühlwasserstrom die abgeführte
Wärmemenge einstellbar ist.
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In 2 ist
im Hydraulikkreis 5 ein Druckspeicher 54 gezeigt,
der aber auch weggelassen werden kann. Der Hydraulikkreis 5 kann
auch ein Schmiermittelkreis sein, der zur Versorgung zu schmierenden
Stellen in der Maschine dient.
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Es
sind auch andere Verwendungen und Einsatzmöglichkeiten
von digitalhydraulischen Reglern als Druckregler oder als Durchflussregler
insbesondere in Papiermaschinen oder dergleichen denkbar. Solche
digitalhydraulischen Regler sind in dieser Beschreibung zuvor im
Zusammenhang mit Flüssigkeiten als Druckregler und als
Durchflussregler beschrieben. Bei gleicher Konstruktion und Funktionsweise
können diese Regler aber auch als Durchflussregler oder
als Druckregler für Gase eingesetzt werden.
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Im
erstgenannten Fall wird die Verwendung eines digitalhydraulischen
Reglers zur Steuerung des Durchflusses komprimierter Luft in einen
Wirbelstrom Generator (auch als Vortex Generator oder Vortex-Rohr)
vorgeschlagen. Diese Wirbelstrom Generatoren werden zur Erzeugung
von Kaltluft verwendet und werden mit Druckluft betrieben. Der Luftverbrauch
dieser Generatoren ist jedoch relativ hoch und der Durchfluss wird üblicherweise
durch ein Handrad manuell eingestellt, bis die Kaltluft mit erwünschter
Temperatur und in erwünschter Menge am Ausgang des Wirbelstrom
Generators erhalten wird. Dabei bleiben einmal gewählte
Einstellungen trotz Änderungen der Temperatur in der Umgebung
der Maschine unverändert, solange ausreichend kalte Luft
vorliegt. Schwankungen im Druck in der Lieferleitung werden nicht
berücksichtigt. In bestehenden Systemen werden zusammen
mit dem Handrad entsprechend der Kaltlufttemperatur gesteuerte Zweipunktregler
verwendet, die die Druckluftversorgung mittels eines einfachen,
elektrisch schließbaren Ventils unterbrechen bzw. freigeben.
Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr ungenau, so dass auf diese Weise
teuer erzeugte Druckluft ungenutzt bleibt.
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Es
wird nunmehr vorgeschlagen, statt des Handrads mit einen Zweipunktregler
einen digitalhydraulischen Regler zur Einstellung des Luftdurchflusses
in den Wirbelstrom Generator zu verwenden. Als Regelgröße
kann dann die Temperatur der Kaltluft, der Durchfluss oder eine
anderer geeigneter Parameter gewählt werden, nach dem die
Luftzufuhr zum Vortex-Generator mit Hilfe des Durchflussreglers
geregelt wird. Diese mit geringem Aufwand erheblich verfeinerte
Regelung erlaubt deutliche Einsparungen an Druckluft, ohne dass
Leistungseinbußen in der Papiermaschine hingenommen werden
müssen. Die Wirkungsweise des Reglers entspricht dabei
der eines digitalhydraulischen Reglers bei der Regelung von Durchflüssen
von Flüssigkeiten.
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Ein
möglicher Einsatz der digitalhydraulischen Regler als Druckregler
zur Regelung des Drucks von Gasen ist beispielsweise bei der Regelung
von Stellschläuchen gegeben. Stellschläuche werden
zum Beispiel verwendet, um eine Rakel einzustellen, bzw. in einer
Betriebsstellung zu halten. Dabei muss die Kraft, mit der die Rakel
auf beispielsweise eine Papierbahn einwirkt sehr genau gesteuert werden.
Hierzu sollte bereits ein Regler ausreichen, der drei bis sechs
parallele Schaltventile hat.
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Diese
Stellschläuche werden oft pneumatisch betätigt,
also mit Druckluft betrieben. Die Regelung des Drucks in einem solchen
Stellschlauch erfolgte bisher üblicherweise durch manuell
einstellbare Drosseln, kombiniert mit Ejektoren und elektromagnetischen
Umschaltventilen. Es war jedoch schwierig, stets eine genaue Regelung
der Andruckkraft des Stellschlauchs auf die Rakel sicherzustellen.
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Wird
nun ein digitalhydraulischer Regler mit sechs bzw. zwölf
parallelen Schaltventilen eingesetzt, kann eine sehr genaue Drucksteuerung
der Luft im Stellschlauch erzielt werden. Die Wirkungsweise des
Reglers entspricht dabei der eines digitalhydraulischen Reglers
bei der Regelung von Drücken in Flüssigkeiten.
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In 3 ist
eine weitere Anwendung der digitalhydraulischen Regelung gezeigt.
Diese Anwendung betrifft die Kühlung von Drehkupplungen
mit digitalhydraulischer Technik.
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In 3 ist
eine Anordnung mit zwei Metallbandkalandern 7 gezeigt,
auf die, wie hier beschrieben, die digitalhydraulischen Regelungstechnik
angewandt wird.
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Die
Metallbandkalander 7 werden bei hohen Temperaturen betrieben,
so dass eine Kühlung der Drehkupplungen erforderlich ist.
Die Kühlstellen sind mit 71 in 3 angedeutet.
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Insbesondere
ist es mit den üblichen Regelventilen, die in Anbetracht
der hohen Öltemperaturen überhaupt in Frage kommen,
in der Praxis schwierig, die Kühlleitungen der Drehkupplungen
hinreichend zu spülen, da stets Schmutz zu Problemen mit
der Durchflussmessung führt. Werden die Leitungen mit den
Durchflussreglern beim Spülen umgangen, um die teueren
Regelventile nicht zu beschädigen, kann dies dazu führen
dass die Durchflussregelungsventile schnell wieder verstopft sind
oder blockieren.
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Ein
Metallbandkalander 7 der in 3 gezeigten
Art, der von der Anmelderin unter dem Produktnamen ValZone vertrieben
wird, hat bis zu neun Kühlstellen 71, von denen jede
durch einen digitalhydraulischen Durchflussregler 2 versorgt
wird. Nach Berechnungen genügt eine Reihe mit vier Schaltventilen
für jede Kühlstelle 71, so dass ein digitalhydraulischer
Regler mit neun mal vier (9 × 4), Schaltventilen ausreicht,
um die Kühlung der Kühlstellen 71 sicherzustellen.
Diese Schaltventile sind wegen des geringen Durchflusses und dem
niedrigen Druckniveau preiswert und zuverlässig.
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Die
digitalhydraulische Regelung erfordert lediglich eine Druckmessung
und eine Temperaturmessung des in die Versorgungseinheit 3 fließenden Öls.
Die Schaltventile können in eine Systemsimulation „Simulink” eingebettet
sein und lediglich als Steuerventile ohne Rückkopplung
geführt sein. Der typische Durchfluss liegt bei 6 bis 9
l/min bei Öltemperaturen von 70 bis 75°C. Das Öl
ist bei diesen Temperaturen ohnehin dünnflüssig,
so dass die Temperaturabhängigkeit klein ist. Temperaturschalter
als Sicherheitseinrichtungen können an den Drehkupplungen auch
zusätzlich vorhanden sein.
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Der
digitalhydraulische Regler, der in dieser Anwendung erläutert
wurde entspricht in seiner Arbeitsweise den zuvor ausführlich
beschriebenen Reglern. Insbesondere die Unempfindlichkeit gegen Schmutz
und die Spülbarkeit durch die einfache robuste Konstruktion
bilden auch in dieser Anwendung einen Vorteil für den digitalhydraulischen
Regler. Es ist z. B. zusätzlich möglich, durch
Kalibrierverfahren oder Fehlererkennungsverfahren einen teilweise oder
vollständige Blockierung einzelner Ventile mit Hilfe der
anderen Ventile auszugleichen, indem passende andere Ventilkombinationen
gewählt werden. Auf diese Wiese kann ein möglicher
weise geringfügig eingeschränkter, bis zur nächsten
Betriebsunterbrechung fortgesetzter sicherer Betrieb der Kühlung gewährleistet
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Fluid Nr.
7–8, 2008 Seiten 12, 13 [0007]