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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bespannung, wie einem Pressfilz zum Transport einer Faserstoffbahn durch die Presssektion einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine, wobei die Bespannung über mehrere Walzen umgelenkt wird.
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Beim Betreiben einer Bespannung in einer Faserstoffbahnherstellungsmaschine, wie einer Papiermaschine, kommt es bei den unterschiedlichen Bespannungen zu unterschiedlichen Einflüssen auf die Faserstoffbahn bzw. Papierbahn.
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So kommt es bei den Pressfilzen in der Presse über die Zeit zur Bildung eines Barringmusters. Das Barringmuster ist eine Art Wellenstruktur im Filz, das durch kompakte und weniger kompakte Streifen quer zur Maschinenlaufrichtung gebildet wird. Es entsteht durch die Vibrationen in der Presse.
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Dieses Muster hat einen erheblichen Einfluss auf die Performance des Filzes und der Papiermaschine, so dass der Filz ggf. frühzeitig aus der Maschine entfernt werden muss, weil die Markierungen, die sich aufs Papier übertragen, zu gravierend sind. Zudem verstärkt ein Filz mit Barringmuster die Vibrationen der Presse.
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Um dieses zu verhindern, wird im Stand der Technik eine einseitig schwenkbar gelagerte Umlenkwalze, die vom Filz umschlungen wird, um einen bestimmten Weg x (z. B. 100 mm) über einen Zeitraum t (z. B. 30 Min.) automatisch um diesen Drehpunkt geschwenkt. So wird erreicht, dass der Filz verschränkt wird.
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Beim Verschränken wird eine gedachte Achse quer zur Laufrichtung des Filzes, die im unverschränkten Zustand einen Winkel von 90° zur Laufrichtung aufweißt, um einen bestimmten Winkel geschwenkt bzw. schief gestellt.
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Die Größe der Verschränkung hängt von der Schiefstellung der Walze ab. Um ein Barringmuster zu vermeiden muss der Schwenkwinkel der Umlenkwalze festgelegt werden. Dies erfolgt entweder mittels aufwendiger Versuche oder es wird einfach ein Erfahrungswert verwendet. Im Betrieb schwenkt die Umlenkwalze dann periodisch zwischen einem min. und max. Wert bzw. Verfahrweg automatisch hin und her.
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Durch das Verschränken versiebt sich das Webmuster, wodurch der Filz schmaler wird – je stärker die Verschränkung desto schmaler wird der Filz. Mit Hilfe eines auf dem Filz aufgebrachten Richtstreifen oder beispielsweise der Naht eines Filzes kann die Verschränkung gemessen werden.
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Jeder Filz hat eine individuelle Filzcharakteristik und verhält sich anders, wenn er verschränkt wird, da die Verschränkung des Filzes eine Funktion der Walzenschiefstellung und der Filzcharakteristik ist (z. B. Steifigkeit, Querstabilität, etc.).
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Die Verschränkung des Filzes wird also durchgeführt um das Barring des Filzes zu verhindern. Jegliche Verschränkung des Filzes wirkt sich jedoch nachteilig auf den Zustand und die Lebensdauer des Filzes an sich aus. Daher wäre es für die Performance von Vorteil den Filz so wenig wie möglich zu verschränken und somit zu schonen.
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Das Verhältnis des Verfahrweges der Spannwalze zu Verschränkung des Filzes, bzw. dem Vor- oder Nachlauf scheint zwar linear zu sein, die Steigung dieser Funktion kann aber für jeden Filz unterschiedlich ausfallen.
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Es besteht die Gefahr, dass ein Filz zu stark verschränkt wird, was sich negativ auf die Lebensdauer und die Performance auswirkt. Jeder Filz zeigt ein anderes Verhalten beim Verschränken und weißt eine andere maximal erlaubte Verschränkung auf. Über diesen Punkt hinaus ändert sich in der Regel die Verschränkung des Filzes nicht mehr, auch wenn die Umlenkwalze weiter geschwenkt (also Schiefgestellen) wird.
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Dies ist auf jeden Fall zu vermeiden, da die Gefahr besteht, dass ein Filz bei übermäßigem Verschränken geschädigt bzw. zerstört wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt sind und die Performance und Lebenszeit der Filze erhöht, sowie die Papierqualität verbessert wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren entsprechend dem Anspruch 1 gelöst.
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Demnach wird ein Verfahren der Eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem die durch das Schwenken der Walze auftretende Verschränkung der Bespannung gemessen wird und der Schwenkweg der wenigstens einen Walze in der Art gesteuert oder geregelt wird, dass der Schwenkweg der Walze an die gemessene Verschränkung der Bespannung angepasst wird.
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Dadurch wird erreicht, dass der Schwenkweg der Walze an die durch die Schwenkung der Walze bewirkte Verschränkung der Bespannung angepasst werden kann. So wird verhindert, dass die Bespannung übermäßig verschränkt wird und durch die zu große Verschränkung beschädigt oder in ihrer Funktion beeinträchtigt wird.
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Die Walze wird beim Schwenken derart um einen Drehpunkt geschwenkt, dass die Bespannung wechselseitig zur Laufrichtungsachse verschränkt wird.
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Erfindungsgemäß kann die Verschränkung der Bespannung auf unterschiedliche Art und Weise gemessen werden.
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Eine Möglichkeit besteht darin, die Bespannungsnaht als Referenz zu verwenden und deren Winkelveränderung in Bezug auf die Laufrichtung zu messen. Dies kann mittels Sensoren erfolgen, die z. B. die Nahtlage aufgrund von nahtspezifischen Eigenschaften ermittelt.
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Die Messung der Verschränkung der Bespannung kann aber auch mittels Markierungen erfolgen, die auf den Randbereichen angeordnet sind und von Sensoren erfasst werden können. Dabei wird die Zeitdifferenz gemessen, die bei der Erfassung der beiden Markierungen auftritt, wenn die Bespannung verschränkt ist. Über die Maschinengeschwindigkeit oder die Bespannungsgeschwindigkeit wird dann daraus die Verschränkung oder der Verschränkungswinkel berechnet.
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Des Weiteren können auf mindestens einer Bespannungsseite mehrere Markierungen angeordnet sein, mittels denen zusätzlich die Dehnung der Bespannung gemessen wird.
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Alternativ oder aber auch zusätzlich können auf mindestens einer Bespannungsseite mehrere Markierungen angeordnet sein, mittels denen zusätzlich der Schlupf der Bespannung gemessen wird.
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So können Fehler die durch die Dehnung und/oder den Schlupf der Bespannung auftreten bei der Berechnung der Messungen berücksichtigt werden.
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Der Schwenkweg der wenigstens einen Walze wird vorzugsweise derart gesteuert oder geregelt, dass ein bestimmte Verschränkung der Bespannung nicht überschritten wird. So wird zuverlässig verhindert, dass die Bespannung einer Überbelastung ausgesetzt wird und frühzeitig ausgetauscht werden muss oder sogar reist.
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Vorzugsweise wird der Schwenkweg der wenigstens einen Walze derart gesteuert oder geregelt, dass die Verschränkung der Bespannung auf ein Minimum reduziert wird, so dass die Laufzeit in der Maschine verlängert wird.
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Der Schwenkweg der Walze kann zudem an die Bespannungseigenschaften angepasst werden. Wobei die Bespannungseigenschaften mittels eines Sensors gemessen und/oder aus einer Datenspeichereinheit ausgelesen werden.
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Die Datenspeichereinheit kann dabei ein Teil der Bespannung sein aus der die Daten drahtlos an eine Sende-Empfangseinheit übertragen werden können.
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Vorzugsweise ist in die Bespannung ein RFID-Tag eingelassen bzw. eingeschweißt der von der Sende-Empfangseinheit ausgelesen oder erfasst werden kann.
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Weiterhin können die Bedingungen gemessen werden, die die Barringmarkierungen beeinflussen und die Verschränkung der Bespannung entsprechend der Messungen minimiert werden. So können die Schwingungsfrequenzen im Formerbereich gemessen werden. Daraus lässt sich die Schwingungsfrequenz und Wellenlänge des zu erwartenden Barringmusters z. B. mit einer FFT Analyse ermitteln.
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Um die Lebensdauer weiterhin zu erhöhen kann die Schwenkgeschwindigkeit an die Bespannungseigenschaften und/oder die Maschinenbedingungen angepasst werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.
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In diesen zeigen:
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1 eine Grafik zur Darstellung der Wirkung auf die Bespannung, die durch die Schwenkung der Umlenkwalze hervorgerufen wird
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2 eine Draufsicht auf eine Bespannung zur Darstellung des Verfahrens
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1 zeigt eine Grafik zur Darstellung der Wirkung auf die Bespannung, die durch die Schwenkung der Umlenkwalze hervorgerufen wird. Es wird die Verschränkung in Bezug auf den Schwenkweg dargestellt.
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Dabei wurde auf der Y-Achse die gemessene Pressfilzverschränkung und auf der X-Achse der Verfahrweg bzw. der Schwenkweg aufgetragen.
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Der markierte Zielbereich 11 gibt den Bereich an, in dem das Barringmuster auf den Pressfilz übertragen wird und der deshalb zu vermeiden ist. In diesem Fall sollte der Pressfilz entweder weniger als ca. 520 mm und mehr als ca. 700 mm verschränkt werden, um zu vermeiden, dass sich ein Barringmuster in den Filz einarbeitet.
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Beispielsweise wurde durch das einseitige Verfahren der Spannwalze um 18 mm (Schwenkweg) bei dem 10 m breiten getesteten Pressfilz eine Verschränkung von 700 mm bewirkt.
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Wird ein Filz verschränkt, bewirkt dies zudem eine Breitenänderung der Bespannung. Die Breitenänderung liegt bei einem 10 m breiten Pressfilz bei ca. 50 bis 150 mm. In der Regel hat dies aber keine direkten Auswirkungen auf die Produktion.
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2 zeigt eine Draufsicht auf eine Bespannung 1 zur Darstellung des Verfahrens. Bei der Bespannung 1 handelt es sich vorrangig um einen Pressfilz einer Papier-, Tissue- oder Kartonmaschine im Bereich der Presse. Auf dem Pressfilz 1 wird die noch sehr nasse Faserstoffbahn durch die Presse transportiert.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Umlenkwalze 2 nicht mehr um einen festen Verfahr-/Schwenkweg oder Schwenkwinkel hin und her bewegt, sondern der Verfahr-/Schwenkweg oder Schwenkwinkel wird in der Art gesteuert oder geregelt, dass die maximale Schiefstellung an die gemessene Verschränkung der Bespannung 1 angepasst wird.
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Auf der Bespannung sind dazu zwei Markierungen 4a, b auf einer senkrechten Linie quer zur Transportrichtung (MD) angebracht, die jeweils von einem Sensor 5a, b erfasst werden können.
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Werden beide Markierungen 4a, b gleichzeitig erfasst, liegt keine Verschränkung x vor. Wird nun die Umlenkwalze 2 um den Drehpunkt 6 geschwenkt tritt eine Verschränkung im Filz 1 auf, die bewirkt, dass die Erfassung der Markierungen 4a, b nicht mehr gleichzeitig erfolgt. Aus dem zeitlichen Versatz der Erfassung und der Filzgeschwindigkeit kann die vorhandene Verschränkung ermittelt werden.
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Mittels der zwei Markierungen bzw. Referenzpunkte kann aber auch der Verschränkungswinkel α ermittelt werden. Hierzu muss die Filzbreite 1 und die durch die Verschränkung eintretende Einschnürung des Filzes 1 mit berücksichtigt werden. Es muss somit der Versatz der beiden Markierungen in MD und in CD Richtung gemessen werden und daraus kann dann der Verschränkungswinkel berechnet werden.
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Vorzugsweise werden als Markierungen RFID-Tags 4a, b verwendet, die jeweils in die Ränder des Filzes 1 auf Führer- und Triebseite eingebettet sind.
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Des Weiteren kann man mit einer online Schwingungsanalyse (und z. B. eine Datenaufbereitung durch FFT Analyse) bzw. einer Ermittlung von Schwingungsfrequenzen im Former die möglichen Barringmuster (Schwingungsfrequenz, Wellenlänge) berechnen. Diese Ergebnisse kann man automatisiert oder manuell dem beschriebenen System zur Verfügung stellen um so den minimalen Verschränkungszustand des Filzes zu ermitteln, der erforderlich ist, um ein Barringmuster im Filz zu verhindern.
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Die Sende-Empfangseinheiten 5a, b können z. B. Induktivsensoren sein, die die metallische Antenne der RFID-Tags triggern und die Zeitdifferenz zwischen dem Durchlauf der RFID-Tags auf beiden Seiten ermitteln.
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Eine Steuerungs- und/oder Regelungseinheit berechnet aus dem ermittelten Zeitsignal eine Strecke oder einen Winkel und leitet einen Steuerimpuls an die Auslenkvorrichtung der Umlenkwalze weiter.
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Über die Strecke x (bzw. dem Winkel „Alpha”) hat man eine vom Filzdesign unabhängige Kenngröße des Verschränkungszustandes einer Bespannung.
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Durch die Verwendung mehrerer Markierungen hintereinander könnte bei der Bestimmung des Verschränkungswinkels auch der Schlupf und die Dehnung des Filzes in MD Richtung in die Berechnung mit einfließen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pressfilz
- 2
- Umlenkwalze
- 4a/b
- RFID-Tag
- 5a/b
- Sende-Empfangseinheit
- 6
- Drehpunkt
- 7
- Verfahr-/Schwenkweg
- 8
- Auswerteeinheit
- 9
- Steuerungseinheit und/oder Regelungseinheit
- 10
- Filzverschränkung
- 11
- Zielbereich
- α
- Verschränkungswinkel
- x
- Verschränksgröße
- y
- Einschnürung
- z
- Abstand
