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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft das Betreiben einer Faserbahnmaschine wie einer
Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffmaschine. Besonders, aber
nicht nur, betrifft die Erfindung die Energieuführung der
Drehantriebe der Walzen und der entsprechenden Behandlungselemente
in der Faserbahnmaschine.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Beim
Ansteigen der Anforderungen an Produktivität der Faserbahnmaschinen
wird die Faserbahn mit Hilfe von immer breiteren und schnelleren Maschinen
erzeugt. Die Anforderungen an die Effektivität der Produktion
sind herkömmlich durch Erhöhen der Betriebsgeschwindigkeit
und der Produktionsbreite der Faserbahnmaschine und der Nachbehandlungsanlagen
gelöst worden. Dabei müssen die Anlagen so bemessen
werden, dass die Konstruktionen der Anlagen sehr schwer werden.
Aufgrund der schweren zu drehenden Maschinenelemente der Faserbahnmaschine
müssen auch die Drehantriebe, die Getriebe, die Stromquellen,
das Zuführungsnetz und andere Stellantriebe groß und
teuer dimensioniert werden, damit angemessene Beschleunigungszeiten
erzielt werden können. Zu den drehbaren Maschinenelemente
der Faserbahnmaschine zählen zum Beispiel die Walzen, die
mit ihren Drehelementen zu drehenden Gewebe sowie Bänder
und Maschinenrollen. Zum Beispiel verlangt das Beschleunigen der
vollen Maschinenrollen am Aufroller oder am Rollenschneider eine
Zeitlang sehr viel Spitzenleistung.
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Drehantriebe
und Energiezuführungsvorrichtungen für die Drehantriebe
werden gemäß der maximalen Beschleunigungsleistung
bemessen. Zu den Energiezuführungsvorrichtungen für
die Drehantriebe zählen u. a. das Zuführungsnetz
der Spannung, der AC-DC-Umformer der Netzspannung und der dem Drehantrieb
zuführende DC-AC-Umformer. Wenn zum Beispiel schnelle Beschleunigungen
erzielt werden sollen, ist der zu bemessende Leistungsbedarf des
Drehantriebes 1,5–3 mal größer als der Leistungsbedarf
bei der Standardgeschwindigkeit des Drehantriebes. Dabei muss das
Zuführungsnetz der Span nung, der AC-DC-Umformer der Netzspannung
und der dem Drehantrieb zuführende DC-AC-Umformer 1,5–3
mal größer bemessen werden als der Standardbetrieb
des Drehantriebes voraussetzt.
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In
der Veröffentlichung
US 2003024672 A1 ist ein Verfahren und eine
Anordnung zur Behandlung einer breiten Papier- oder Kartonbahn dargestellt
worden. Gemäß der Veröffentlichung sind
die Anforderungen an die Effektivität der Produktion dadurch
lösbar, dass die breite Bahn in Teilbahnen mindestens einmal
vor der letzten Nachbehandlungsphase aufgeteilt wird, wobei die
Teilbahnen mit schmaleren Anlagen behandelt werden können.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß eines
ersten Gesichtspunktes der Erfindung wird eine Anordnung zum Betreiben
einer Faserbahnmaschine realisiert, welche Faserbahnmaschine ein
zu drehendes Behandlungselement zum Behandeln einer Faserbahn aufweist,
und welche Anordnung eine Drehvorrichtung zum Beschleunigen, Drehen
und Verzögern des Behandlungselements aufweist, und die
Drehvorrichtung einen Drehantrieb, welcher in der Kraftübertragungskopplung mit
dem Behandlungselement angeordnet ist, und als Steuer- und Einstellvorrichtungen
der elektrischen Energie miteinander verbundene Umformer, einen AC-DC-Umformer
und einen DC-AC-Umformer, zum Zuführen der aus dem Zuführungsnetz
der elektrischen Energie hergeleiteten elektrischen Energie als Rotationsenergie
des Drehantriebes aufweist. Die Anordnung umfasst einen Drehantrieb,
welcher elektrische Energie aus der Bewegungsenergie des Behandlungselements
im Verzögerungsbetrieb des Drehantriebes zu bilden vorgesehen
ist; und einen Energiespeicher, welcher die aus der Bewegungsenergie
des zu drehenden Behandlungselements gebildete elektrische Energie
zu speichern und als Rotationsenergie des Drehantriebes abzugeben
vorgesehen ist.
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Der
Energiespeicher kann mindestens einen Kondensator und/oder der Energiespeicher
kann mindestens einen elektrochemischen Akkumulator aufweisen.
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Bevorzugt
wird die elektrische Energie in Form von DC gespeichert. Der Spannungsunterschied
der elektrischen Energie kann gemäß dem Ladungsniveau
des Energiespeichers variieren.
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Die
Anordnung kann einen DC-AC-Umformer als Steuer- und Einstellvorrichtung
der elektrischen Energie aufweisen, über welchen elektrische Energie
von dem Drehantrieb in den Energiespeicher zu lenken ist und über
welchen elektrische Energie aus dem Energiespeicher zum Drehantrieb
zu lenken ist.
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Der
sich in Verbindung mit dem Energiespeicher befindliche DC-AC-Umformer
kann ein gesonderter DC-AC-Umformer wie der sich in Richtung des Zuführungsnetzes befindliche
DC-AC-Umformer sein. Der in Verbindung mit dem Energiespeicher sich
befindliche DC-AC-Umformer kann derselbe DC-AC-Umformer wie der
in Richtung des Zuführungsnetzes befindliche DC-AC-Umformer
sein.
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Bevorzugt
umfasst der Drehantrieb eine Standard-Betriebsleistung und das Zuführungsnetz kann
eine Dimensionierung aufweisen, welcher 5–20% über
der Standardbetriebsleistung des Drehantriebes entspricht. Bevorzugt
entspricht die Standardbetriebsleistung der Drehleistung in der
Standardgeschwindigkeit des zu drehenden Behandlungselementes.
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Bevorzugt
weist der Drehantrieb eine maximale Betriebsleistung auf und der
Leistungsbedarf des Drehantriebes, der die Dimensionierung des Zuführungsnetzes überschreitet,
kann mit der vom Energiespeicher herzuleitenden elektrischen Leistung zu
decken vorgesehen sein. Bevorzugt entspricht die maximale Betriebsleistung
der Drehleistung bei der maximalen Beschleunigung des zu drehenden
Behandlungselementes.
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Der
AC-DC-Umformer kann die Bemessung der Leistung aufweisen, welche
5–20% über der Standardbetriebsleistung des Drehantriebes
entspricht.
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Der
Drehantrieb weist bevorzugt eine maximale Betriebsleistung auf und
der DC-AC-Umformer kann oder die gesonderten DC-AC-Umformer können
eine dieser entsprechende Bemessung aufweisen.
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Der
Drehantrieb weist bevorzugt eine maximale Betriebsleistung auf,
welche das 1,5–3fache der Standardbetriebsleistung des
Drehantriebes betragen kann.
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Die
Anordnung kann eine Kraftübertragungsvorrichtung zur Realisierung
der Kraftübertragungskopplung zwischen dem Drehantrieb
und dem Behandlungselement der Faserbahn aufweisen.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben
einer Faserbahnmaschine realisiert, welche Faserbahnmaschine ein
zu drehendes Behandlungselement zur Behandlung der Faserbahn und
eine Drehvorrichtung zum Beschleunigen, Drehen und Verzögern
des Behandlungselements aufweist, und bei dem Verfahren wird elektrische
Energie mittels des Zuführungsnetzes der Drehvorrichtung
zugeführt, welche einen Drehantrieb aufweist, welcher in
der Kraftübertragungskopplung mit dem Behandlungselement
angeordnet ist, und welche Drehvorrichtung als Steuer- und Einstellvorrichtungen
der elektrischen Energie miteinander verbundene Umformer, einen AC-DC-Umformer
und einen DC-AC-Umformer, zum Zuführender aus dem Zuführungsnetz
hergeleiteten elektrischen Energie als Rotationsenergie des Drehantriebes
umfasst. Bei dem Verfahren wird der Energiespeicher bei der Energieübertragungsverbindung mit
dem Drehantrieb angeordnet, elektrische Energie mit Hilfe des Drehantriebes
aus der Bewegungsenergie des zu drehbaren Behandlungselements im
verzögerten Betrieb des Drehantriebes erzeugt, elektrische
Energie im Energiespeicher gespeichert und elektrische Energie aus
dem Energiespeicher als Rotationsenergie des Drehantriebes abgegeben.
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In
dem Verfahren kann mit dem DC-AC-Umformer die aus dem Energiespeicher
hergeleitete elektrische Energie zur Rotationsenergie des Drehantriebes
in Beschleunigungssituation des Drehantriebes umgewandelt werden.
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In
dem Verfahren können die AC-DC-Umformer und DC-AC-Umformer
so reguliert werden, dass sie sich an das sich verändernde
Spannungsniveau des Energiespeichers anpassen.
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Mit
Hilfe der Erfindung ist es möglich, für die Energiezuführung
der Drehmotoren das Zuführungsnetz sowie die AC-DC-Umformungsvorrichtungen des
Zuführungsstromes einzusetzen, deren vorauszusetzende Leistungsaufnahme
geringer ist als die maximale Leistung der Drehmotoren voraussetzen würde,
wenn als Energiequelle nur das bloße Zuführungsnetz
benutzt wird. Dabei kann die das Zuführungsnetz umfassende
Stromzuführungsvorrichtung aus kleineren Komponenten zusammengesetzt
werden, als was die Zuführung der maximalen Leistung der
Drehmotoren voraussetzen würde, wenn das bloße
Zuführungsnetz als Energiequelle eingesetzt wird. So können
die Kapital- und Betriebskosten der einzelnen Komponenten und des
ganzen Zuführungsnetzes gesenkt werden.
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Wenn
ein Energiespeicher, der bevorzugt lokal ist, für den Drehantrieb
eingesetzt wird, verbessert sich die Fahrdynamik des einzelnen Drehantriebes.
Der zeitweise vorkommende maximale Leistungsbedarf der Drehantriebe
in Richtung Zuführungsnetz kann geringer als vorher vorgesehen
werden, was einen störungsfreieren Betrieb als vorher ermöglicht.
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Zusätzlich
oder alternativ können das vorhandene Zuführungsnetz
und seine Komponente zur Energiezuführung der größeren
Drehantriebe als vorher benutzt werden und/oder die dynamischen
Betriebseigenschaften der Drehantriebe können in Betriebssituationen
hinzugefügt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen
können die Drehantriebe schneller als der frühere
Beschleunigungsantrieb beschleunigt werden. Wenn größere
Drehantriebe als vorher eingesetzt werden sollen, kann die Leistungskapazität
des Zuführungsnetzes weiter ausreichend vorgesehen werden
und es entstehen nicht unbedingt mehr Beschädigungen im
Zuführungsnetz trotz des höheren Bedarfes an maximaler
Leistung des Drehantriebes.
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Verschiedene
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden oder
sind nur in Verbindung mit einem Gesichtspunkt oder einigen Gesichtspunkten
der Erfindung beschrieben. Ein Fachmann versteht, dass jede beliebige
Ausführungsform eines Gesichtspunktes der Erfindung unter
dem gleichen Gesichtspunkt und unter anderen Gesichtspunkten der
Erfindung allein oder kombiniert mit anderen Ausführungsformen
angewandt werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung nun beispielhaft anhand der beigelegten
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer bekannten Energiezuführung
des Drehantriebes einer Faserbahnmaschine beim Einsetzen als Energiequelle
des Drehantriebes das Zuführungsnetz des Stromes.
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Die 2 und 3 zeigen
schematische Darstellungen von Energiezuführungen des Drehantriebes
einer Faserbahn gemäß einigen Ausführungsformen
der Erfindung, wenn als Energiequelle des Drehantriebes ein Energiespeicher
vorgesehen ist, der auf der in den Kondensatoren gespeicherten elektrischen
Energie basiert.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In
der folgenden Beschreibung werden mit den gleichen Bezugszeichen ähnliche
Teile bezeichnet. Es ist zu bemerken, dass die darzustellenden Figuren
nicht ganz dem Maßstab entsprechen, und dass sie zunächst
nur zu Veranschaulichungszwecken der verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung dienen.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung der bekannten Energiezuführung
eines Drehantriebes 1 einer Walze 3 in einer Papiermaschine
beim Einsetzen eines Zuführungsnetzes 2 des Stromes
als Energiequelle des Drehantriebes 1.
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In 1 sind
die dem Zuführungsnetz 2 zugeordneten Anlagenkomponenten
gemäß dem Bedarf an maximaler Leistung des Drehantriebes 1 bemessen.
Unter dem Zuführungsnetz 2 wird die Zuführungsverkabelung,
Kopplungen, Schalter, Sicherungseinrichtungen o. ä. Anlagenkomponente
des Stromes zum Zuführen des Netzstromes für den Drehantrieb 1 verstanden.
Mit dem Drehantrieb 1 kann der drehbare Maschinenteil 3 der
Faserbahnmaschine gedreht werden, welcher zum Beispiel eine die
Faserbahn behandelte Walze oder ein die Faserbahn behandelndes endloses
Band oder eine Tambourwalze oder ein Rollkern oder eine Druckwalze sein
kann. Der maximale Leistungsbedarf Pmax des Drehantriebes 1 kann
beim Beschleunigen der Walze 3 der Papiermaschine dreifach
im Vergleich zu der Standardleistung Pconst sein, welche im Standardbetrieb
der Walze 3 vorausgesetzt wird. Ein von seiner Brems- und
Beschleunigungsmasse her großer drehbarer Maschinenteil
der Faserbahnmaschine ist die Thermowalze.
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Zur Übertragung
der Rotationsenergie von der Kraftübertragungsachse des
Drehantriebes 1 in das drehbare Maschinenelement werden
Kraftübertragungsvorrichtungen 6 eingesetzt. Der
Drehantrieb 1 ist mit der Walze 2 mittels der
Kraftübertragungsvorrichtungen 6 gekoppelt. Die
Kraftübertragungsvorrichtungen 6 umfassen zum
Beispiel eine Wellenkupplung und/oder ein Getriebe und/oder eine
gesonderte Kraftübertragungsachse.
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In 1 führt
das Zuführungsnetz 2 die für den Drehantrieb 1 erforderliche
Betriebsenergie als Netzspannung einem AC-DC-Umformer 4 zu
und von ihm weiter einem DC-AC-Umformer 5, von dem aus
die Betriebsenergie von ihrer Frequenz her passend umgewandelt zum
Betreiben des Drehantriebes 1 geführt wird. Der
AC-DC-Umformer 4 und der DC-AC-Umformer 5 können
einen Frequenzumformer bilden. Damit schnelle Beschleunigungen ermöglicht
werden können, ist im Beispiel der 1 der maximale
Leistungsbedarf Pmax des Drehantriebes 1 bemessen, dreimal
der Standardleistungsbedarf Pconst bei der Standardgeschwindigkeit
des Drehantriebes 1 zu sein. Gemäß der 1 ist
die Leistungsübertragungsfähigkeit des Zuführungsnetzes 2 so
groß bemessen wie der maximale Leistungsbedarf Pmax des
Drehantriebes 1 ist. Entsprechend sind der AC-DC-Umformer 4 und
der dem Drehantrieb 1 mit einer eingestellten Spannung
zu führende DC-AC-Umformer 5 dreimal größer
bemessen als was der Standardbetrieb des Drehantriebes 1 voraus setzt,
also so groß wie der maximale Leistungsbedarf Pmax des
Drehantriebes 1 ist.
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2 und 3 zeigen
schematische Darstellungen von Anordnungen gemäß einigen
Ausführungsformen der Erfindung zum Betreiben einer Faserbahnmaschine.
Die Faserbahnmaschine umfasst mindestens ein drehbares Behandlungselement
zum Behandeln der Faserbahn sowie eine Drehvorrichtung zum Drehendes
Behandlungselements der Faserbahn. Die Drehvorrichtung umfasst mindestens einen
Drehantrieb. Die Energiezuführung der Anordnung ist teils
mit Hilfe eines Zuführungsnetzes realisiert worden, das
als Energiequelle für den Drehantrieb funktioniert. Beim
Verfahren zum Betreiben einer Faserbahnmaschine, besonders zum Beschleunigen
und Verzögern eines Drehantriebes, kann eine mit Hilfe
der 2 und 3 beschriebene Anordnung eingesetzt
werden. Mit Hilfe der Anordnung und des Verfahrens können
mehrere Vorteile erzielt werden, u. a. kann der Herstellungsprozess
der Faserbahn dynamisch gesteuert werden, ohne dass Störungen
im zuführenden Stromnetz 2, 12 in den
Spitzensituationen der Belastung hervorgerufen werden.
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In 2 umfasst
die Drehvorrichtung einen Drehantrieb 1 und eine Kraftübertragungskopplung 6 zum Übertragen
der Drehleistung in den drehbaren Maschinenteil der Faserbahn, welcher
im Falle der 2 die Maschinenrolle 3' ist.
Mit Hilfe der Drehvorrichtung wird die Maschinenrolle 3' beschleunigt,
gedreht und verzögert. Die Drehvorrichtung umfasst zusätzlich
als Steuer- und Einstellvorrichtungen der elektrischen Leistung
einen AC-DC-Umformer 14 und einen DC-ACUmformer 5 zum
Führender aus dem Zuführungsnetz 12 hergeleiteten
elektrischen Energie zur Nutzung des Drehantriebes 1. In
einigen Fällen kann der Drehantrieb 1 direkt mit
dem drehbaren Maschinenteil 3, 3' der Faserbahnmaschine
ohne gesonderte Kraftübertragungsvorrichtungen 6 verbunden
sein.
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Die
Drehvorrichtung umfasst bevorzugt einen mit Hilfe von Kondensatoren
C realisierten Energiespeicher 7, welcher in der Energiezuführungsanordnung
zusätzlich zum Zuführungsnetz 12 des
Stromes angeordnet ist. Mit Hilfe der Kondensatoren C kann ein langlebiger
Energiespeicher 7 erzielt werden, denn Energie wird in
den Kondensatoren C in den Ladungen zwischen den Leiterstücken
gebunden und das Aufbewahren der Ladung beruht nicht auf elektrochemischen
Reaktionen. Die Kondensatoren C können immer wieder und
in kurzen Zyklen abgebaut und aufgeladen werden, so dass deren Eigenschaften
bei der Fahrweise des Drehantriebes 1 genutzt werden können,
bei welcher der Drehantrieb 1 wiederholt verzögert
und beschleunigt wird.
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Gemäß einiger
Ausführungsformen kann der Energiespeicher 7 mindestens
einen elektrochemischen Akkumulator umfassen. Mit Hilfe des elektrochemischen
Akkumulators kann eine hohe zu speichernde Energiedichte sowie im
Vergleich zu der Kondensatortechnik eine längere Speicherzeit
für die Energie erzielt werden. Gemäß einiger
Ausführungsformen kann der Energiespeicher eine Kombination eines
elektrochemischen Akkumulators und eines Kondensators umfassen.
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Die
Bewegungsenergie der zu drehenden Masse kann mit Hilfe des Drehantriebes 1 über
den DC-AC-Umformer 5 zum Speichern in den Energiespeicher 7 als
elektrische Energie gesteuert werden. Die elektrische Energie kann
mit Hilfe des Drehantriebes 1 beim Verzögern der
zu drehenden Masse 3' mit Hilfe des Drehantriebes 1 generiert
werden (die Richtung D des in zwei Richtungen zeigenden Pfeiles).
DC-AC-Umformer 5 wird als Steuer und Einstelleinrichtung
der elektrischen Energie auch beim Zuführen der elektrischen
Energie aus dem Energiespeicher 7 dem Drehantrieb 1 zum
Beispiel bei der Beschleunigungssituation der Maschinenrolle 3' eingesetzt
(die Richtung A des in zwei Richtungen zeigenden Pfeiles). Der Energiespeicher 7 ist
bevorzugt lokal in der Nähe des DC-AC-Umformers 5 realisiert, wobei
eine kurze Energieübertragungsverkabelung zwischen dem
Energiespeicher 7 und dem DC-AC-Umformer 5 ausreichend
ist.
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Die
Anordnung in 2 ist im Vergleich zu der Energiezuführungsanordnung
der 1 in einer abweichenden Weise so realisiert worden,
dass das Zuführungs netz 12 des Stromes nicht in
der Lage sein muss, alles von der von dem Drehantrieb 1 benötigten
maximalen Drehleistung Pmax zu bieten, zum Beispiel in der Beschleunigungssituation
des drehbaren Maschinenelements der Faserbahnmaschine wie zum Beispiel
der Maschinenrolle 3'.
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Mit
Hilfe des Beispiels in 2 wird veranschaulicht, dass
von der Kapazität des Zuführungsnetzes 12 von
dem maximalen Leistungsbedarf Pmax des Drehantriebes 1 nur
ein Teil genutzt wird, wobei bei Bedarf die Kapazität des
elektrischen Netzes anderweitig genutzt werden kann oder die störungsfreie
und stabile Funktion des elektrischen Netzes 12 verbessert
wird.
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Mehrere
Kondensatoren C können zusammen geschaltet sein, um als
Energiespeicher 7 zu funktionieren. Im Energiespeicher 7 kann
von dem Drehantrieb 1 generierte Bremsenergie, also zu
drehende Masse 3', beim Verzögern der aufzunehmenden
Bewegungsenergie gespeichert werden. In den Energiespeicher 7,
bevorzugt in mindestens einen Kondensator C, wird über
den DC-AC-Umformer 5 (in der Richtung AC-DC, die Richtung
D des in zwei Richtungen zeigendes Pfeiles) zum Speichern mit Hilfe
des Drehmotors 1 und des DC-AC-Umformers 5 aufgenommene
Bewegungsenergie beim Bremsen des drehbaren Maschinenelements 3' der
Faserbahnmaschine gelenkt.
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Die
im Energiespeicher 7 gespeicherte elektrische Energie kann
bei Bedarf über den DC-AC-Umformer 5 (in der Richtung
DC-AC, die Richtung A des in zwei Richtungen zeigenden Pfeiles)
zur Verwendung des Drehmotors 1 gelenkt und zugeführt
werden, besonders beim Beschleunigen des drehbaren Maschinenelements 3' der
Faserbahnmaschine. Die von dem Energiespeicher 7 dem DC-AC-Umformer 5 zuführende
elektrische Energie mit Leistung PS kann zum Decken der Differenz
zwischen der für den Drehantrieb 1 erforderlichen
Leistung und der über das Zuführungsnetzt 12 zugeführten
Leistung P12 eingesetzt und in gewünschter Weise die von
ihrer Frequenz her geänderte elektrische Leistung (≤ P12
+ PS dem Drehmotor 1) zur Verfügung gestellt werden.
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In
der Anordnung in der 2 zum Betreiben einer Faserbahnmaschine
ist das Zuführungsnetz 12 in der Lage, zusätzlich
zu der Betriebsleistung Pconst, welche der Drehantrieb 1 bei
der Standardgeschwindigkeit benötigt, Leistungskapazität
PL bevorzugt zur Ladung des Energiespeichers zu bieten. In dem bevorzugten
Bemessungsbeispiel in 2 ist die Leistungsübertragungsfähigkeit
P12 des Zuführungsnetzes 2 bemessen, von der Größe
her 5%–20% übenden Standardleistungsbedarf Pconst des
Drehantriebes 1 zu betragen, (zum Beispiel Pconst + PL
= P12). Bei Bedarf kann beim Einsetzen des Drehantriebes 1 bei
der Standardleistung gleichzeitig der Energiespeicher 7 geladen
werden, bevorzugt die Kondensatoren C.
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Im
Beispiel in 2 ist das Zuführungsnetz 12 in
der Lage, die Betriebsleistung Pconst, welche der Drehantrieb 1 bei
der Standardgeschwindigkeit benötigt, als Netzspannung
dem AC-DC-Umformer 14 zuzuführen, der von seiner
Kapazität her gemäß der Leistungsübertragungsfähigkeit
P12 des Zuführungsnetzes 12 bemessen ist. Von
dem AC-DC-Umformer 14 wird die Betriebsleistung weiter
zu dem DC-AC-Umformer 5 übertragen, von dem aus
die von dem Drehantrieb 1 benötigte Betriebsleistung
von seiner Frequenz her passend geändert zum Betreiben
des Drehantriebes 1 zugeführt wird. Im Beispiel in 2 ist
der DC-AC-Umformer 5 von seiner Kapazität her
gemäß dem maximalen Leistungsbedarf Pmax des Drehantriebes 1 bemessen
worden.
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In
einigen Fällen kann die von dem Zuführungsnetz über
den AC-DC-Umformer einlaufende elektrische Leistung über
den ersten DC-AC-Umformer dem Drehmotor zugeführt werden
und für die zwischen dem Energiespeicher und dem Drehmotor in
zwei Richtungen laufende Energieübertragung kann ein anderer
DC-AC-Umformer eingesetzt werden (nicht in den Figuren dargestellt).
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In 2 wird
als drehbares, zu verzögerndes und zu beschleunigendes
Maschinenelement der Faserbahnmaschine die Maschinenrolle 3' dargestellt,
zum Beispiel in der Aufrollstation des Rollers oder in der Abrollstation
des Rollenschneiders.
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Als
drehbares Maschinenelement der Faserbahnmaschine kann auch im Rollenschneider
der Rollkern vorgesehen sein, auf welchem die zu rollende Kundenrolle
aus der längsgeschnittenen Bahn gebildet wird. Als drehbares
Maschinenelement der Faserbahnmaschine, dessen Rotationsenergie
mittels des Drehantriebes 1 in der Bremsungsphase in den Energiespeicher 7 aufgenommen
wird und als Rotationsenergie aus dem Energiespeicher 7 mittels
des Drehantriebes 1 in der Beschleunigungsphase zurückgestellt
wird, kann auch die Druckwalze des Rollenschneiders vorgesehen sein.
Der mit Hilfe der Kondensatoren C realisierte Energiespeicher 7 kann so
in der Faserbahnmaschine als Beschleunigungshilfe für den
Drehantrieb 1 eingesetzt werden.
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Damit
schnelle Beschleunigungen ermöglicht werden können,
kann der maximale Leistungsbedarf Pmax des Drehantriebes 1 gedeckt
werden, wenn dem DC-AC-Umformer 5 die Zuführungsleistung
P12 des Zuführungsnetzes 12 zugeführt
wird, kombiniert mit der aus dem Energiespeicher 7, bevorzugt
aus den Kondensatoren C, frei zu gebenden elektrischen Leistung
PS.
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Der
maximale Leistungsbedarf Pmax des Drehantriebes 1 entspricht
im Falle der 2 Von der Größe
her der Situation in 1, Pmax ist also dreimal größer
als der Standardleistungsbedarf Pconst bei der Standardgeschwindigkeit
des Drehantriebes 1 bemessen worden. In dem Beispiel in 2 sind
das Zuführungsnetz 12 und der AC-DC-Umformer 14 bevorzugt
1,05–1,2 mal so groß bemessen, wie der Standardbetrieb
des Drehantriebes ist.
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In 2 wird
für die Energiezuführung des Drehantriebes 1 das
Zuführungsnetz 12 eingesetzt, dessen vorauszusetzende
Leistungsaufnahme geringer ist, als die maximale Leistung Pmax des
Drehmotors 1 voraussetzen würde, wenn als Leistungsquelle das
bloße Zuführungsnetz 12 eingesetzt wird.
Die das Zuführungsnetz 12 umfassende Anlage ist
aus kleineren Komponenten gebildet worden als was das Zuführen
der maximalen Leistung Pmax voraussetzt, wenn das bloße
Zuführungsnetz als Leistungsquelle eingesetzt wird. So
können die Kapital- und Betriebskosten der einzelnen Komponenten
des Zuführungsnetzes 12 und des ganzen Zuführungsnetzes 12 gesenkt
werden.
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In 3 wird
eine Situation dargestellt, wobei zum Beispiel ein vorhandenes Zuführungsnetz 2 mit
seinen Komponenten zur Energiezuführung eines mit dem Zuführungsnetz 2 gekoppelten
Drehantriebes 11 eingesetzt wird, der größer
als der vorige Drehantrieb 1 ist. Der größere
Drehantrieb 11 kann eingesetzt werden, da zum Beispiel
die zu drehende Masse 3, 3' zugenommen hat und/oder
die zu drehende Masse schneller beschleunigt werden soll. In Bezug
auf die Beschreibung der 3 wird auch auf die Beschreibung
der 2 hingewiesen.
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Für
den Drehantrieb 11 ist eine dem maximalen Leistungsbedarf
Pmax des Drehantriebes 11 entsprechende DC-AC-Umformung
mit einem größerem DC-AC-Umformer 15 vorgesehen,
als in der Situation in 1 dargestellt worden ist. Die
Kapazität des Zuführungsnetzes 2 ist
in der Lage, Leistungskapazität für das Standarddrehen
(Pconst) des Drehantriebes 11 zu bieten, aber die Leistungskapazität
reicht im Beispiel der 3 in der Beschleunigungssituation der
Walze 3 nicht aus. Zusätzliche Kapazität
zur Deckung des maximalen Leistungsbedarfes Pmax des Drehantriebes
kann zum Beispiel in einer Beschleunigungssituation aus dem Energiespeicher 7 hergeleitet
werden, in dem beim Verzögern der zu drehenden Walze 3 die
zu generierende elektrische Energie gespeichert wird. Die dynamische
Fahrbarkeit des Drehantriebes 11 und des Faserbahnprozesses
kann verbessert werden. Die in der Richtung des Zuführungsnetzes 2 auftauchenden
Störungen können vermindert werden und ein noch
mehr stabileres Zuführungsnetz 2 kann geschaffen
werden. Wegen dem größeren Drehantrieb 11 müssen
nicht teure Investitionen zur Steigerung der Kapazität
des Zuführungsnetzes 2 gemacht werden. Beim Verzögern kann
Energie aufgenommen werden und die Energie kann wieder verwertet
werden.
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Beim
Einsatz des Energiespeichers für den Drehantrieb wird die
Fahrdynamik des Drehantriebes und dadurch auch die Fahrdynamik des
Herstellungsprozesses der Faserbahn besser. Der Energiespeicher
kann als eine Zu führungsquelle für dynamische
Veränderungen des Drehantriebes eingesetzt werden. Der
zeitweise vorkommende maximale Leistungsbedarf der Drehantriebe
in Richtung Zuführungsnetz kann geringer als vorher vorgesehen
werden, was einen störungsfreieren Betrieb des Zuführungsnetzes
als vorher ermöglicht.
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Die
vorliegende Beschreibung bietet nicht-begrenzende Beispiele für
einige Ausführungsformen der Erfindung. Für einen
Fachmann ist es klar, dass sich die Erfindung jedoch nicht auf die
dargestellten Details beschränkt, sondern dass die Erfindung
auch andere äquivalenten Arten realisiert werden kann auf.
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Einige
Merkmale der dargestellten Ausführungsformen können
ohne Einsatz der anderen Merkmale genutzt werden. Die vorliegende
Beschreibung soll als solche nur als eine die Prinzipien der Erfindung
darstellende Beschreibung und nicht als die Erfindung begrenzende
Beschreibung betrachtet werden. So wird der Schutzumfang der Erfindung
nur durch die beigelegten Patentansprüche begrenzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A1 [0004]