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Die Erfindung betrifft eine Walze insbesondere für eine Maschine zur Herstellung, Veredelung und/oder Weiterverarbeitung einer Faserbahn wie beispielsweise einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Walzen sind in vielen Positionen in Maschinen zur Herstellung von Papier und anderen bahnförmigen Materialien vorgesehen. Sie dienen verschiedenen Zwecken wie beispielsweise der Entwässerung, Glättung, Umlenkung und Führung der Faserbahn. In vielen Positionen sind die Walzen mit einem Sensorsystem versehen, um Betriebsparameter der Maschine zu ermitteln und zur Regelung in das Prozessleitsystem einzuleiten.
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Derartige Sensorsysteme sind im Regelfall in Form von Sensoren ausgebildet, die in einen Walzenbezug eingebettet oder im Bereich dessen angeordnet sind. Die Sensoren können beispielsweise Glasfasern sein, in welche Bragg-Gitter eingeschrieben sind, welche reflektiv für in die Glasfaser eingekoppeltes Licht sind. Die Verarbeitung der durch die Sensoren aufgenommenen Messwerte erfolgt in einer Auswerteeinheit, welche mit den Sensoren verbunden ist. Die Auswerteeinheit ist dabei an einem Stirndeckel der Walze angeordnet und rotiert mit dieser mit. Alternativ kann sie sich getrennt von der Walze befinden.
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Aus der
EP 0809570 B1 ist ein System zur Bestimmung des Druckprofils in einem Walzenspalt bekannt, das eine erste Walze umfasst, die so ausgelegt ist, dass sie mit mindestens einer weiteren Walze einen Walzenspalt bildet, wobei die erste Walze mehrere Sensoren um die Walze an verstreuten umfänglichen und axialen Stellen aufweist, um die Druckbeaufschlagung auf die erste Walze zu erfassen, wenn die erste Walze sich drehend gegen die mindestens eine weitere Walze gepresst wird. Die Sensoren liefern Drucksignale, die repräsentativ für den Druck sind, der von jedem der Sensoren erfasst wird. Weiterhin ist ein Computer mit einem Mikroprozessor vorhanden ist, um Messwerte des von mindestens einem der Sensoren erfassten Drucks aus den Drucksignalen zu berechnen; und ein Display, das mit dem Computer verbunden ist, um eine visuelle Darstellung der Druckmesswerte bereitzustellen. Der zumindest eine Sensor ist ein faseroptischer Sensor, der eine optische Faser umfasst, die entlang der Länge der ersten Walze und parallel zur Achse der Walze angebracht ist.
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Um das Licht einzukoppeln und wieder auszuleiten, ist es jedem Fall notwendig, die Glasfaser so anzuordnen, dass sie aus dem Walzenbezug ausgeleitet wird, ohne bei der Herstellung oder Überarbeitung desselben beschädigt oder gar gekappt wird.
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Gewöhnlich werden Walzenbezüge aus Gummi oder Polyurethan, welche für die Anwendung mit derartigen Sensoren geeignet sind, auf Übermaß gefertigt, so dass der Walzenbezug einen Walzenkern überragt und dann auf das gewünschte Maß abgestochen wird. Bei dieser Vorgangsweise würde eine Glasfaser, die im Bezug oder an der Grenzfläche zwischen Bezug und Kern angeordnet ist, gekappt werden.
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Der Stand der Technik lässt hierüber keine Aussage zu, da gewöhnlich nur die elektrische Kontaktierung beschrieben ist, während der Anschluss der Faser nach außen nicht näher beschrieben wird.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, welche die Glasfaser beim Fertigen des Walzenbezuges vor Beschädigung oder Durchtrennen schützen und so anzuordnen, dass trotzdem die Zugänglichkeit zum Anschließen von externen Geräten gewährleistet bleibt.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches in Kombination mit den gattungsbildenden Merkmalen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zumindest eine Glasfaser in einer reversibel verschließbaren Bohrung im Walzenmantel und einer damit fluchtenden Ausnehmung im Walzendeckel angeordnet ist. Dadurch kann eine einfache, zerstörungsfreie auch mehrfache Montage und Demontage gewährleistet werden, welche zudem Schutz vor Umwelteinflüssen wie Hitze und Feuchtigkeit, welche der Glasfaser schaden können, bietet.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Bevorzugt sollte vorgesehen sein, dass die Bohrung und die Ausnehmung so dimensioniert sind, dass ein an der Glasfaser endständig angeordneter Faserstecker in der Bohrung und der Ausnehmung einführbar ist. Die Dimensionierung ist dann trotzdem noch gering genug, um ohne Auswirkungen auf die Stabilität der beteiligten Walzenkomponenten zu bleiben.
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An den Faserstecker kann dann in einfacher Weise ein Verlängerungskabel angeschlossen werden.
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Bevorzugt kann in dem Walzenbezug ein Bohrloch ausgebildet sein, in welchem zumindest eine der Glasfasern aus dem Walzenbezug kommend angeordnet ist, welches sich in den Walzenmantel erstreckt und in die Bohrung mündet. Die Glasfaser liegt darin gut geschützt und ohne nennenswerte Krümmung.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in der Bohrung eine Buchse angeordnet ist, in welcher der Faserstecker fixiert, vorzugsweise verschraubt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Bohrung und/oder die Ausnehmung zumindest abschnittsweise mit einem Gewinde versehen sein.
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Besonders vorteilhaft ist hervorzuheben, dass die Ausnehmung während eines Temperprozesses der Walze durch eine Schraube gasdicht verschließbar ist. Dadurch sind die Glasfaser und der Faserstecker während des Hitze und Wasserdampf involvierenden Härtungsprozesses vor der Einwirkung der besagten Einflüsse bestens geschützt.
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Vorteilhafterweise kann die Schraube nach Beendigung des Temperprozesses durch eine Hohlschraube ersetzt werden, durch welche die zumindest eine Glasfaser aus der Walze ausleitbar ist. Dies macht Montage und Demontage sehr einfach und beschädigungssicher.
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Gemäß bevorzugten Aspekten der Erfindung kann der Walzenbezug zumindest teilweise aus Gummi oder Polyurethan oder Kombinationen daraus oder mit Faserverbundwerkstoffen bestehen.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben. In der Zeichnungen zeigten
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1 eine stark schematisierte Ansicht des Endes einer erfindungsgemäß ausgebildeten Walze mit einer Glasfaser und einer Durchführung für dieselbe vor einem Temperprozeß, und
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2 eine schematisierte Ansicht wie in 1 in Schnittdarstellung im Bereich der Durchführung nach dem Temperprozeß.
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In 1 ist in stark vereinfachter Darstellung eine Walze 1 zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung, Weiterverarbeitung und/oder Veredelung einer Faserbahn wie beispielsweise einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn gezeigt. Die Walze 1 weist einen Walzenkern 2 auf, der z. B. aus Metall oder einem Verbundwerkstoff bestehen kann, und einen darauf ausgebildeten Walzenbezug 3, welcher aus einem elastischen Material wie Gummi oder Polyurethan besteht.
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Der Walzenbezug 3 wird gewöhnlich über eine nicht näher dargestellte Haftvermittlungsschicht oder auch einen Baselayer an den Walzenkern 2 angebunden.
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Bei bekannten Sensorsystemen zur Ermittlung von Betriebsparametern in einer Maschine zur Herstellung einer Faserbahn können Glasfasern 4 in den Walzenbezug 3 oder an einer Grenzfläche zwischen Walzenkern 2 und Walzenbezug 3 eingebettet sein.
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Beim Einbetten der Glasfasern 4 in den Walzenbezug 3 muss die Glasfaser 4 seitlich durch den Walzenkern 2 zu einer Walzenstirnseite 5 ausgeführt werden, um zu verhindern, dass die Glasfaser 4 beim Abstechen des Walzenbezugs 3 durchtrennt und damit zerstört wird.
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Dazu wird bislang eine Bohrung im ca. 45° Winkel durch den Walzenbezug 3 und den Walzenkern 2 durchgeführt, in welche dann ein Schutzschlauch eingeführt wird, welcher an seinem Austritt aus dem Bezug bündig abgeschnitten wird, an der Walzenstirnseite 5 aber bis zu 2 m übersteht. In diesen Schlauch wird die Glasfaser 4 eingefädelt (beginnend mit dem Faserende) und durchgezogen, bis ein endständiger Faserstecker das Ende des Schutzschlauches an der Walzenstirnseite 5 erreicht. Die Glasfaser 4 wird dann, je nach gewähltem. Design, beispielsweise auf den Walzenbezug 3 aufgewickelt und fixiert, bevor eine weitere Bezugsschicht über ihr aufgebracht wird.
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Nachteilig bei diesem System ist insbesondere, dass ein Walzendeckel 6 nach dem Einbringen der Glasfaser 4 nicht mehr entfernt werden kann, ohne selbige dabei zu zerstören, was einen vollständigen Neubezug der Walze 1 nötig machen würde, wenn man die Sensortechnologie weiterhin verwenden wollte. Dies ist besonders für Saugwalzen und zonengesteuerte Walzen problematisch, da bei diesen öfter die Walzendeckel 6 geöffnet werden müssen.
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Weiterhin ist insbesondere die Anwendung in Walzenbezügen 3 aus Gummi problematisch, da bei der Vulkanisierung von Gummi-Bezügen die Verwendung von Wasserdampf zur Energieübertragung einen kritischen Faktor darstellt, der die Glasfasern 4 angreift und zur Versprödung führt. Dadurch können die Glasfasern 4 ebenfalls zerstört werden. Da die Vulkanisierung mit Wasserdampf ein bewährtes Verfahren zu Herstellung von Gummi-Bezügen ist, ist es daher sinnvoll, den Prozess nicht zu ändern, sondern ein Schutzsystem für die Glasfaser 4 zu entwickeln.
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Um die Glasfasern 4 gegenüber Wasserdampf zu schützen, muss ein gasdichtes System realisiert werden. Dieses wird mit einem mechanischen System kombiniert, das es ermöglicht, den Walzendeckel 6 zu öffnen, ohne die Glasfaser 4 zu zerstören.
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Dazu wird im Walzenkern 2 am Übergang zum Walzendeckel 6 und parallel zum Walzenbezug 3 eine Bohrung 7 eingebracht, die groß genug ist, um dort einen Faserstecker 8 unterzubringen und diesen per Hand an ein Verlängerungskabel 9 anschließen zu können. Der Durchmesser der Bohrung 7 liegt bei ca. 13 bis 19 mm. Die Überführung der Glasfaser 4 aus dem Walzenbezug 3 erfolgt durch ein Bohrloch 10, das in einem Durchmesser von ca. 5 mm schräg aus dem Walzenbezug 3 in den Walzenkern 2 verläuft und in die Bohrung 7 unter Vermeidung starker Krümmung mündet.
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Die Glasfaser 4 ist in dem Bohrloch 10 entweder durch einen einschiebbaren Schutzschlauch, der die gleichen Abmessungen wir das Bohrloch 10 hat, oder nur durch eine Ummantelung der Glasfaser 4 selber geschützt. In der Bohrung 7 im Walzenkern 2 wird eine Buchse 11 angeordnet, vorzugsweise engeschraubt, in welcher der Faserstecker 8 am Ausgang aus dem Bohrloch 10 verschraubt wird. Die Glasfaser 4 selber wird mit etwas Spiel in das Bohrloch 10 eingelegt, um eventuelle Ausdehnungen während des Temperprozesses auszugleichen.
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Die Montage erfolgt, während der Walzendeckel 6 vom Walzenkern 2 entfernt ist. Zum Tempern des Walzenbezuges 3 wird der Walzendeckel 6 wieder angebracht. Er weist dort, wo die Bohrung 7 im Walzenkern 2 angebracht, wurde, eine Ausnehmung 12 auf, welche mit den Abmessungen der Bohrung 7 im Walzenkern 2 übereinstimmt. Sowohl die Ausnehmung 12 im Walzendeckel 6 als auch die ersten Millimeter der Bohrung 7 im Walzenkern 2 weisen ein Gewinde 13 auf, um von außen eine Schraube 14 eindrehen zu können, deren Windungen zusätzlich mit einem Dichtungskleber versehen sein können, um die Bohrung 7 gasdicht abschließen zu können. Zusätzlich kann zwischen Walzendeckel 6 und Walzenkern 2 noch ein nicht weiter dargestellter Dichtring angebracht werden. Dadurch wird die Walze 1 in diesem Bereich gasdicht und die Glasfaser 4 ist gegenüber dem Angriff von Wasserdampf geschützt.
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Nach dem Tempern wird die Schraube 14 durch eine Hohlschraube 15 ersetzt, wie in 2 dargestellt. Durch die Hohlschraube wird das Verlängerungskabel 9 geführt, welches in Form einer ummantelten Glasfaser 4 ausgeführt, welches an den fix montierten Faserstecker 8 im Walzenkern 2 angeschlossen wird. Dazu wird zuerst das Verlängerungskabel 9 durch die Hohlschraube 15 gefädelt und an der Buchse 11 im Walzenkern 2 angeschlossen, bevor die Hohlschraube 15 in den Walzendeckel 6 eingedreht wird. Das Loch in der Hohlschraube 15 wird durch ein Dichtmaterial, wie z. B. Silikon verschlossen, jedoch so, dass die Faser noch etwas Spiel hat. Das nicht weiter dargestellte Ende des Verlängerungskabels 9 kann nun an eine ebenfalls nicht weiter dargestellte Auswerteeinheit, die beispielsweise an der Walzenstirnseite 5 am Walzendeckel 6 montiert wird, angeschlossen werden. Dazu wird das Verlängerungskabel 9 an der Walzenstirnseite 5 fixiert, in die Auswerteeinheit eingeführt und dort ebenfalls fixiert. Die ummantelte Glasfaser 4 hat immer etwas Spiel, um die Demontage zu ermöglichen.
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Zur Demontage des Walzendeckels 6 werden nun einfach die Fixierungen der ummantelten Glasfaser 4 an der Walzenstirnseite 5 gelöst, das Dichtmaterial in der Hohlschraube 15 wenn nötig entfernt, die Hohlschraube 15 herausgedreht und das Verlängerungskabel 9 von dem Faserstecker 8 im Walzenkern 2 getrennt. Nun kann der Walzendeckel 6 problemlos entfernt werden, ohne die Glasfaser 4 zu zerstören.
