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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Breitnippresse, insbesondere
eine Schuhpresse für
die Behandlung einer Materialbahn.
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Breitnippressen
und insbesondere Schuhpressen, sind im Stand der Technik bekannt.
Solche Pressen werden unter anderem für die Entwässerung von Papierbahnen verwendet
und bestehen üblicherweise
aus wenigstens einer Presseinrichtung, die einen vorgegebenen Bereich
aufweist, durch welchen die Papierbahn geführt wird. Die Entwässerung der
Papierbahn ist unter anderem von der Entwässerungskraft der Presseinrichtung
abhängig,
wobei diese auch durch die Gestaltung der Presseneinrichtung und
den Betriebsparametern wie beispielsweise dem Pressdruck bestimmt
wird. Für
den Betrieb wird die geöffnete
Presse geschlossen und anschließend
belastet. Zum Beenden Betriebs wird die Presse in umgekehrter Reihenfolge
entlastet und anschließend geöffnet.
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So
sind im Stand der Technik beispielsweise die
US 45 03 71 A , die
DE 693 09 246 T2 und
die
DE 33 06 838 A1 bekannt,
welche verschiedene Ausführungsformen
für eine
Belastungseinrichtung für
eine Breitnipppresse betreffen. Insbesondere zeigt die
US 45 03 71 A ein Verfahren
zum Steuern der Hydraulikflüssigkeit,
bei welchem zwei getrennt Hydraulikkreisläufe und ein Reservoir eingesetzt
werden, deren Druck über
einen Kolbensystem gesteuert wird. Die
DE 33 06 838 A1 betrifft
die Verminderung von Schwingungen in einer Presswalze durch den
Einsatz eines starren Flüssigkeitspolsters.
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Für das Belasten
und Entlasten bzw. Öffnen und
Schließen
der Presse ist ein relativ langer Zeitraum notwendig, um die Presse
unter anderem mit der Antriebssteuerung abzugleichen. Dieser unter normalen
Prozessbedingungen notwendige Zeitraum birgt jedoch bei kritischen
Zuständen
an der Papiermaschine oder einer Pressenpartie die Gefahr, dass durch
das langsame Abheben bzw. Entlasten der Presseinrichtung von der
Papierbahn die Presseinrichtung mit ihren Komponenten, die Gegenwalze bzw.
Zentralwalze und/oder die Bespannungen (Filze, Mantel, Transferbelt)
beschädigt
oder sogar zerstört
werden.
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Kritische
Zustände
an einer Papiermaschine bzw. einer Pressenpartie können beispielsweise
dadurch eintreten, dass aufgrund von Produktionsstörungen die
Materialbahn nicht mehr ordnungsgemäß durch die Papiermaschine
geführt
wird und sich aufgrund von Papieranhäufungen vor dem durch die Presseinrichtung
und die Gegenwalze gebildeten Pressspalt Materialansammlungen bilden,
die zu einer teilweisen Beschädigung
der Bespannungen und eventuell nachfolgend zu einer unmittelbaren
oder zeitlich versetzten Zerstörung
der Bespannungen führen.
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In
einem solchen Fall besteht durch den Verlust einer Bespannungskomponente
die erhöhte
Gefahr, dass bei unverändertem
Betrieb der Pressenpartie beispielsweise der Mantel einer Presseinrichtung
ungleichmäßig belastet
wird und durch Materialanhäufungen
beschädigt
oder zerstört
wird. Die damit verbundenen Beschädigungen können zur Zerstörung weiterer
Komponenten der Presseinrichtung führen, wobei aufgrund der hohen
Geschwindigkeit ein Eingreifen von außen unmöglich und durch die im Stand
der Technik bekannten Steuerungssysteme der Schaden nicht nur nicht
eingegrenzt, sondern eventuell sogar erhöht wird.
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Bei
bekannten Breitnippressen nimmt der Öffnungs- und Schließvorgang
bzw. der Belastungs- und Entlastungsvorgang einen relativ langen
Zeitraum in Anspruch, bis die Presse voll belastet bzw. bis die
Presse aus dem belasteten Zustand in den geöffneten Zustand überführt ist.
Wie bereits ausgeführt
liegt dies zum einen daran, dass die Position der Presselemente
mit der Antriebssteuerung abgeglichen werden müssen, um beispielsweise eine
gleichmäßige Geschwindigkeitsabnahme
im Produktionsprozess zu gewährleisten.
Ein weiterer Grund ist unter anderem die Ableitung des Hydraulikfluids über das
Hydrauliksystem der Presse und deren relativ hohen hydraulischen
Wiederstand.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand einer Breitnippresse, insbesondere
einer Schuhpresse für die
Pressenpartie einer Papiermaschine beschrieben; es sei jedoch darauf
hingewiesen, dass eine solche Presse auch in anderen Bereichen der
Papierherstellung wie beispielsweise beim Satinieren von Papieren
verwendet werden kann, oder aber auch in anderen Industriezweigen
für die
Behandlung von langgestreckten Materialbahnen Verwendung findet.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die im Stand der Technik
bekannten Probleme zu verbessern und insbesondere das Öffnen und
Schließen bzw.
das Belasten und Entlasten einer Breitnippresse zu verbessern.
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Die
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren
gemäß Anspruch 24
gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Breitnippresse,
insbesondere die erfindungsgemäße Schuhpresse
für die
Behandlung einer Materialbahn, weist wenigstens eine Gegenwalze
und wenigstens eine Presseinrichtung auf, die mit einem flexiblen,
beweglichen Mantel umschlungen ist. Dieser Mantel umschlingt im wesentlichen
den Umfang der Presseinrichtung und wird an den Stirnseiten durch
entsprechende seitliche Abdeckungen geschlossen.
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Die
Presseinrichtung selbst weist wenigstens ein Stützelement auf, an welchem wenigstens ein
Pressschuh angeordnet ist, der mittels einer Druckeinrichtung, welche
mit einem Hydrauliksystem verbunden ist, in wenigstens eine vorgegebene
Richtung, bevorzugt die orthogonale Richtung, bezogen auf die Gegenwalze,
bewegt werden kann. Die Vorrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet,
dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch welche wenigstens
eine Ventileinrichtung, welche das hydraulische Fluid des Hydrauliksystems über ein
Ableitrohr abführt,
gesteuert wird.
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Als
Schuhpresse wird hierbei ein Presssysteme verstanden, das wenigstens
eine Gegenwalze und wenigstens eine Presseinrichtung aufweist. Die erzeugte
Presskraft ist zwischen den beiden Elementen nicht nur auf einen
schmalen, das heißt
linienartigen Bereich der beiden Oberflächen begrenzt, sondern wird über eine
vorgegebene Fläche
zwischen den beiden Oberflächen
aufgebracht. Ferner ist der Abstand der beiden Oberflächen in
bezug auf die Drehrichtung nicht notwendigerweise konstant, sondern
kann in Abhängigkeit
eines vorgegebenen Druckprofils variieren d. h. angepasst sein.
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Als
Hydrauliksystem werden im Sinne der vorliegenden Erfindung vom Hydraulikfluid
wenigstens teilweise durchströmten
Bauteile und Komponenten, wie beispielsweise Ventile, Rohrleitungen, Strömungswege,
Drosseln und dergleichen verstanden.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der Pressschuh, welcher im wesentlichen orthogonal zur Gegenwalze
bewegt und/oder belastet wird, mehrgliedrig aufgebaut. Solche eine Mehrgliedrigkeit
wird beispielsweise dadurch erzielt, dass der Pressschuh vor oder
bei der Montage in die Presseinrichtung aus mehreren Einzelkomponenten, insbesondere
in seiner Breite über
die Materialbahn, aus mehreren Einzelbauteilen aufgebaut ist. Diese gehen
in der Art ineinander über,
dass eine gleichmäßige Behandlung
der Materialbahn über
ihre ganze Breite, insbesondere ohne im wesentlichen sprunghafte
Veränderungen
des Pressdrucks erfolgt.
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Es
liegt auch im Sinn der vorliegenden Erfindung einen eingliedrigen
Pressschuh zu verwenden, wie er heute im Stand der Technik bekannt
ist.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung ist das hydraulische Fluid, welches bevorzugt
im Hydrauliksystem der Presseinrichtung strömt, ein Hydrauliköl, welches
wenigstens eine vorgegebene Viskosität und eine vorgegebene Zusammensetzung aufweist.
Solche Öle
sind beispielsweise synthetische Hydrauliköle, die aufgrund ihrer Schmiereigenschaften
und Viskosität
sowohl eine ausreichende Belastung für die Druckzylinder in der
Druckeinrichtung, als auch eine für die Lagerung des Mantels
vorteilhafte Schmierfilmbildung zwischen der Außenkontur des Pressschuhs und
der Innenkontur des Mantels bereitstellen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist der Pressschuh eine Vielzahl von
Druckeinrichtungen auf, welche bevorzugt in eine vorgegebene Anzahl von
Gruppen zusammengefasst werden, die jeweils wenigstens einem vorgegebenen
Bereich des Pressschuhs zugeordnet sind. So kann beispielsweise eine
Gruppe, die wenigstens eine Druckeinrichtung aufweist, dem triebseitigen
Rand, dem führerseitigen Rand
und/oder dem Mittelbereich des Pressschuhes und damit der Materialbahnbreite
zugeordnet sein. Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird jede Gruppe
mit wenigstens einem Hydrauliksystem und mit wenigstens einer Steuereinrichtung
mit wenigstens einer Ventileinrichtung gesteuert und/oder geregelt.
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Es
liegt auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, mehrere Gruppen zusammenzufassen.
So kann auch eine beliebige Anzahl von Gruppen durch wenigstens
eine Steuereinrichtung gesteuert und/oder geregelt werden.
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Die
Ventileinrichtung gemäß eines
besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung weist wenigstens ein Ventil aus einer
Gruppe von Ventilen auf, welche Zweiwegeventile, Dreiwege- und/oder
Mehrwegeventile aufweist, welche beispielsweise als elektronische
Ventile, mechanische Ventile, pneumatische Ventile, Magnetventile,
Kugelventile sowie Kombinationen hieraus und dergleichen ausgeführt sind.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die Ventileinrichtung bzw. sind die Ventileinrichtungen im Strömungspfad
des Hydraulikfluids zwischen der Drucksteuereinrichtung der Presseinrichtung
und der Druckeinrichtung angeordnet. Gemäß eines weiteren besonders
bevorzugten Ausführungsbeispiels
ist die Ventileinrichtung oder sind die Ventileinrichtungen in der
Drucksteuerungseinrichtung bzw. den Drucksteuenungseinrichtungen der
Druckeinrichtung integriert.
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Als
Drucksteuereinrichtung wird hierbei eine Einrichtung verstanden,
welche die hydraulischen Bedingungen im Hydrauliksystem insbesondere
der Druckeinrichtung im Betrieb der Presse nach vorgegebenen Kenngrößen steuert
und/oder regelt. Als hydraulische Bedingungen wird unter anderem
die Durchflussmenge und der Druck des Hydraulikfluids verstanden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform kann
die Ventileinrichtung zum Ableiten des hydraulischen Fluids auch
in der Drucksteuerungseinrichtung integriert werden.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der hydraulische Durchmesser der Ableitung und/oder der Ventileinrichtung
größer als der
hydraulische Durchmesser der Hydraulikleitung zwischen der Drucksteuereinrichtung
und der Druckeinrichtung des Pressschuhs. Es liegt auch im Sinn der
vorliegenden Erfindung, den hydraulischen Durchmesser der Ableitung
und/oder der Ventileinrichtung so zu wählen, dass der hydraulische
Widerstand des Fluids bei Öffnen
der Ventileinrichtung – und
dem damit verbundenen Ableiten des hydraulischen Fluids – möglichst
gering ist.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Ventileinrichtung
in einem vorgegebenen Abstand, bevorzugt möglichst nahe im Strömungspfad
des hydraulischen Fluids zur Druckeinrichtung des Pressschuhs, angeordnet.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird das hydraulische
Fluid aus dem Hydrauliksystem der Druckeinrichtung, insbesondere über die
Ableitung aktiv abgeführt,
wobei hierzu Hilfssysteme, wie beispielsweise Pumpen, Vakuumbehälter oder
dergleichen für
eine beschleunigte Abführung
des hydraulischen Fluids aus dem Hydrauliksystem verwendet werden.
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Die
Steuereinrichtung wird gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
mittels wenigstens einer Steuereinheit, insbesondere einer elektronischen
Steuereinheit in Abhängigkeit
verschiedener Steuergrößen geschaltet.
Die Steuergrößen sind
hierbei vorzugsweise aus einer Gruppe von Größen ausgewählt, welche direkt oder indirekt
ausgegebene Signale von mechanischen, elektronischen, manuellen
und/oder automatischen Schaltern, wie zum Beispiel Notschaltern
zum Abheben der Presse, Notschaltern der Presse und/oder der Papiermaschine,
Schwingungssensoren an der Presse, beispielsweise im Bereich des
Abstützelementes
des Pressschuhs und/oder der Papiermaschine, Positionssensoren,
wie zum Beispiel die Positionssensoren von Filzen, Drucksensoren,
wie zum Beispiel für
den Mantelinnendruck der Presseinrichtung, optische Sensoren, Bahnsensoren,
wie zum Beispiel Randpaddels nach den Randspritzern sowie Kombinationen
hieraus und dergleichen enthält.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform können mittels
einer Steuereinheit mehrere Pressen bzw. Presssysteme, insbesondere
Schuhpressen, nach einem vorgegebenen Algorithmus angesteuert werden.
Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass unter anderem bei einer
kritischen Produktionssituation an einer Papiermaschine die Reihenfolge
der Entlastung der verschiedenen Pressen in diesen Algorithmus berücksichtigt
wird, um einen möglichen
Schaden bzw. Folgeschaden an der Presse und nachgeordneten Komponenten
einer Papiermaschine gering zu halten. Dies kann unter anderem dadurch
erfolgen, dass beispielsweise bei einem auftretenden Schaden an
der ersten Presse zuerst die nachfolgenden Pressen bzw. Presssysteme
wenigstens entlastet oder geöffnet
werden, bevor die erste Presse selbst entlastet oder geöffnet wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind mehrere Steuereinrichtungen vorgesehen, welche mittels wenigstens
einer übergeordneten
Steuereinheit, insbesondere einer Mastersteuerung, gesteuert und/oder
geregelt werden. Hierbei wird beispielsweise jeder Presseinrichtung
wenigstens eine Steuereinrichtung zugeordnet.
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Es
liegt auch im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass verschiedene
Typen von Presseinrichtungen, wie sie beispielsweise im Stand der
Technik bekannt sind, miteinander kombiniert werden.
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Die
Steuereinrichtungen sind bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform über ein BUS-System
für die Übermittlung
von Steuersignalen zwischen den Steuereinrichtungen und/oder zwischen
der Steuereinheit und wenigstens einer Steuereinrichtung miteinander
verbunden, wobei bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
das BUS-System als ein Ring-BUS-System ausgeführt ist.
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Die
Trennung bzw. die Entlastung des Pressschuhs von der Gegenwalze
erfolgt gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer vorgegebenen Zeit, zwischen
0,001 s und 120 s, bevorzugt zwischen 0,01 s und 60 s und besonders
bevorzugt zwischen 0,1 s und 20 s und insbesondere kleiner 10 s.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Pressschuh
neben einer hydraulischen Druckeinrichtung wenigstens eine mechanische,
insbesondere eine auf Federkraft basierende Rückstelleinrichtung auf, welche
gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
bei Entlastung der hydraulischen Druckeinrichtung den Pressschuh
von der Gegenwalze der Presseinrichtung abhebt. In Abhängigkeit
der Anordnung der Presseinrichtung bzw. insbesondere des Pressschuhs
wird durch eine geeignete Auswahl der Federeigenschaften der Rückstelleinrichtung
die Reaktionszeit des Systems, das heißt die Zeit für die Abhebung
des Pressschuhs mit beeinflusst wird.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Ableitung
des hydraulischen Fluids aus dem Hydrauliksystem in der Art, dass
ein Restdruck des hydraulischen Fluids in der Druckeinrichtung nach
der Trennung bzw. Entlastung des Pressschuhs von der Gegenwalze
verbleibt, welcher zwischen 0 bar und 100 barg bevorzugt zwischen
0 bar und 10 bar und besonders bevorzugt zwischen 0 bar und 1 bar,
insbesondere bei ca. 0,5 bar liegt. Es liegt auch im Sinn der vorliegenden
Erfindung, dass der Restdruck des Hydrauliksystems der Presseinrichtung
in Abhängigkeit
der verwendeten Rückstellsysteme
für den
Druckschuh, wie beispielsweise von den Federn und insbesondere deren Federkonstanten,
vorgegeben wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner durch ein Verfahren
zum Steuern einer Presse, insbesondere einer Schuhpresse zum Behandeln
einer Materialbahn gelöst,
welches einen mehrstufigen Prozessablauf aufweist.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren wird
wenigstens ein Signet zum Abheben oder Entlasten der Presse erzeugt,
wobei solch ein Signal vorzugsweise eine Steuergröße ist,
die beispielsweise durch mechanische, elektronische, manuelle und/oder
automatische Schalter, Sensoren, wie zum Beispiel Schwingungssensoren,
Positionssensoren, Drucksensoren, optische Sensoren, Kombinationen hieraus
und dergleichen erzeugt wird.
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Ein
solches Signal wird bevorzugt in einer elektronischen Steuereinrichtung,
bevorzugt durch eine Vielzahl von elektronischen Steuereinrichtungen und
besonders bevorzugt von elektronischen Steuereinrichtungen mit wenigstens
einer übergeordneten Steuereinheit,
wie beispielsweise einer Mastersteuerung, verarbeitet und zur Steuerung
oder Regelung der Presseneinrichtung verwendet.
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Ein
weiterer Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Öffnen der
Ventileinrichtung bzw. der Ventileinrichtungen, welche im Hydrauliksystem der
Presseinrichtung, insbesondere der Druckeinrichtung, angeordnet
sind.
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Das
Verfahren ist ferner durch den Schritt des Entlastens bzw. des Abhebens
der Presseinrichtung, insbesondere des Pressschuhs von der Gegenwalze
gekennzeichnet. Das Abheben bzw. die Entlastung des Pressschuhs
erfolgt vorzugsweise in einem vorgegebenen Zeitintervall. Dieses
Zeitintervall ist gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
zwischen 0,001 s und 120 s, bevorzugt zwischen 0,01 s und 60 s und
besonders bevorzugt zwischen 0,1 s und 20 s und insbesondere kleiner
10 s.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass dies mit einer Vorrichtung
erfolgt, welche wenigstens eine Gegenwalze und wenigstens eine,
mit einem flexiblen, rotationsbeweglichen Mantel umschlungene Presseinrichtung
aufweist. Die Presseinrichtung hat einen, an wenigstens einem Stützelement
angeordneten Pressschuh und wenigstens eine Druckeinrichtung, welche
mit einem Hydrauliksystem verbunden ist und den Pressschuh in wenigstens eine
vorgegebene Richtung, bezogen auf die Gegenwalze, bewegt, wobei
das Hydrauliksystem der Druckeinrichtung wenigstens eine Steuerungseinrichtung
aufweist, welche ein hydraulisches Fluid über ein Ableitrohr aus dem
Hydrauliksystem abführt.
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Die
Erfindung erstreckt sich auch auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder
des erfindungsgemäßen Verfahrens
in einer Papiermaschine, insbesondere in einer Papiermaschine mit
wenigstens einer Presseinrichtung, insbesondere einer Schuhpresse,
welche insbesondere während
kritischer Produktionszustände
an der Papiermaschine, in der Pressenpartie und/oder in im Produktionspfad
von vorgeschalteten Produktionsstufen für die Herstellung einer Materialbahn
wie beispielsweise eine Papierbahn. Abgehoben und/oder entlastet
wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand einer ausgewählten Pressenkonfiguration
erläutert,
wobei darauf hingewiesen wird, dass dieses Beispiel nur eine mögliche Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellt und es auch im Sinne der vorliegenden Erfindung liegt,
sowohl mehrere hintereinander angeordnete Presssysteme erfindungsgemäß auszuführen, als
auch die Vorrichtung und/oder das Verfahren für eine Vielzahl von anderen
denkbaren Konfigurationsmöglichkeiten
von Presswalzen oder aber auch von anderen Drucksystemen, wie beispielsweise
Kalanderwalzen zur Oberflächenbehandlung,
zu verwenden.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Pressenkonfiguration;
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2 einen
Ausschnitt der Pressenkonfiguration mit einer Druckeinrichtung und
einer Gegenwalze;
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3 eine
schematische Schnittdarstellung einer Presswalze mit Druckeinrichtung;
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4 einen
schematisierten Schaltplan zur Ansteuerung der Druckeinrichtungen
mittels einem Hydrauliksystem;
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5 ein
Diagramm, in welchem die erzeugte Linienkraft der Druckeinrichtung
in Abhängigkeit des
Hydraulikdruckes dargestellt ist;
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6 eine
Tabelle für
die Stellung der Ventile aus 4 in Abhängigkeit
der Betriebsfunktion; und
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7 ein
schematisiertes Zeit/Druck Diagramm.
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In 1 ist
schematische eine mögliche Pressenkonfiguration
für eine
Breitnippresse mit einem Pressspalt dargestellt, welche eine Presswalze 1,
wie beispielsweise eine Nipcoflex®-Walze
der Voith GmbH & Co.
KG, aufweist und über
Verbindungselemente 5 mit der Gegenwalze 2 kraftschlüssig verbunden
ist. Die Presswalze 1 weist einen Mantel 7 auf, welcher
insbesondere durch einen vorgegebenen Innendruck, wie er beispielsweise
durch Druckluft erzeugt wird, in einer vorgegebenen Form gehalten wird.
Dieser Druck liegt beispielsweise bei ca. 0,35 bar. Zwischen der
Oberfläche
des Mantels 7 und der Oberfläche der Gegenwalze 2 ist
gemäß der hier
dargestellten Ausführungsform
wenigstens ein Filz 4 und im Produktionsbetrieb eine Papierbahn 3 mit
einer vorgegebenen Stoffdichte, angeordnet. Die Gegenwalze rotiert
gemäß dem Pfeil 6 gegen
den Uhrzeigersinn, so dass die Papierbahn entsprechend dem Pfeil 8 und
der Filz aus dem Nip der Presswalze und der Gegenwalze geführt werden.
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2 zeigt
eine Detaildarstellung der Pressenanordnung gemäß 1 im Schnitt.
Neben dem Mantel 7 der Presswalze 1 ist die Presseneinrichtung mit
dem Abstützelement 24,
der Druckeinrichtung 23 und dem Pressschuh 21 dargestellt.
Gemäß dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist dieser Pressschuh eingliedrig ausgeführt. Die Druckeinrichtung ist über eine
Hydraulikleitung 20 mit dem Hydrauliksystem der Druckeinrichtung
fluidverbunden. Bei Druckbeaufschlagung der Druckeinrichtung mit
einem Hydrauliköl,
wird der Pressschuh über
den Mantel 7, den Filz 4 und die Papierbahn 3 gegen
die Oberfläche
der Gegenwalze 2 gedrückt
wird. Ferner ist auch der Bahnverlauf für das Papier, den Filz und den
flexiblen Mantel der Walze angedeutet.
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3 zeigt
die Presseneinrichtung der Presswalze 1 im Längsschnitt,
wobei neben dem Pressschuh 21, die Druckeinrichtungen,
welche der Führerseite 33a und
der Triebseite 33b und dem Mittenbereich 33a zugeordnet
sind, dargestellt sind. Auch sind in 3 die Federn 31 gezeigt,
welche innerhalb des Abstützelementes 24 angeordnet
sind und gemäß dem hier
dargestellten Beispiel bei Entlastung der Druckeinrichtungen den
Pressschuh 21 von der Gegenwalze 2 nach oben abheben.
Der Mantel 7 ist in der 3 als Punktlinie
abgebildet, welcher in der Seitenverkleidung 34 sowohl
trieb- als auch führerseitig
aufgenommen ist.
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Die
Druckeinrichtungen sind über
die Hydraulikleitungen 20a, b, c mit den weiteren Komponenten
des Hydrauliksystems der Presseinrichtung verbunden, wobei gemäß der hier
dargestellten Ausführungsform
sowohl die führerseitige
Druckeinrichtung 33a als auch die triebseitige Druckeinrichtung 33b und
der Mittelbereich der Druckeinrichtungen jeweils getrennt voneinander über die
Hydraulikleitungen 20a, 20b und 20c angesteuert
werden. Die Druckeinrichtungen des Mittenbereichs sind über eine
Verbindungsleitung hydraulisch parallel und/oder seriell verbunden.
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In
diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in Abhängigkeit
der gewählten
Pressenkonfiguration und insbesondere der Breite der Presseneinrichtung
auch der Mittelbereich in mehrere Gruppen untergliedert werden kann,
wobei auch der trieb- und führerseitige
Randbereich mehr als eine Druckeinrichtung aufweisen können. Auch
kann der trieb- und führerseitige
Randbereich zusammengefasst werden.
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Die
Ableitung des Hydrauliköls
aus dem Mantelinneren erfolgt vorzugsweise über eine nicht dargestellte
Abführeinrichtung,
welche beispielsweise wenigstens eine Abführöffnung auf der Rück- und/oder
Vorderseite des Pressschuhs (in bezug auf die Drehrichtung des Mantels)
mit einem vorgegebnen Abstand zum Pressmantel und zum Pressschuh aufweist.
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4 zeigt
die schematische Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern
einer Presse mit drei voneinander getrennt angeordneten Hydrauliksystemen
für die
Druckeinrichtung 33a, 33b und 33c. Die
Hydrauliksysteme sind über
die Rohrleitung 43 mit einem Versorgungssystem verbunden,
welches gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Hydraulikfluid mit einem vorgegebenen Druck an die Proportionalventile 40a, 40b und 40c führt. Diese
steuern im Betrieb den vorgegebenen Druck der jeweiligen Zone, sowie
den Druckanstieg bzw. den Druckabbau beim Be- und Entlasten der
Presse. In der Rohrleitung 43 ist ein Hauptventil 42 angeordnet,
welches gemäß dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel
ein 4/2-Wegeventil ist. Über
dieses Ventil 42 wird der Pumpendruck des Hydraulikfluids
für die
Belastung bzw. das Schließen
der Presse an die Ventile 40a, 40b und 40c freigegeben.
Beim Entlasten wird das System über
dieses Ventil und eine hieran angeschlossene Leitung (nicht dargestellt)
in einen Hydraulikbehälter
entleert.
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Mit
den Drucksteuereinrichtungen 40a, 40b, 40c wird
im Betrieb der Hydraulikdruck an den Druckeinrichtungen 33a, 33b und 33c in
der Art gesteuert, dass gemäß dem in 5 dargestellten
Diagramm in Abhängigkeit
des Hydraulikdruckes eine vorgegebene Linienkraft in kN/m bzw. eine
gewünschte
Flächenpressung
erzeugt wird, die über
die Fläche
des Pressschuhs, den Mantel und den Filz auf die Papierbahn übertragen
wird. Hierdurch wird vereinfacht ausgedrückt ein Teil des fließfähigen Bestandteils aus
der Papierbahn gepresst und über
den Filz aus der Presse herausgeführt. Dieser fließfähige Bestandteil
besteht vorwiegend aus Wasser und weist je nach Papierzusammensetzung
neben Faserbestandteilen, Füllstoffe,
Hilfsmittelanteile, etc auf. Hierbei kann der Filz auf einer Seite,
oder auch auf beiden Seiten der Papierbahn angeordnet sein. Ferner kann
der Druck über
entsprechend vorgegebene Rampen für das Be- und Entlasten unterschiedlich schnell
bzw. nach vorgegebenen Funktionen aufgebaut oder abgebaut werden.
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Die
Leitungen für
die entsprechenden Druckeinrichtungen sind gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
den jeweils benötigten
Massenströmen
des Hydrauliköls
angepasst. In den Hydraulikleitungen der jeweiligen Hydrauliksysteme 20a, 20b und 20c sind
gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
Ableitungen und weitere Ventile 41a, 41b und 41c angeordnet.
Die Ableitungen sind über
T-Rohrstücke
mit den Leitungen 20a, 20b und 20c verbunden
und führen
nach den Ventilen 40a, 41b und 41c das
Hydrauliköl
zu entsprechenden Ölsammelstellen
des Hydraulikgesamtsystems. Die hydraulischen Durchmesser der Ableitungen
sind bevorzugt größer oder
wenigstens gleichgroß wie
die hydraulischen Durchmesser der Leitungen 20a, 20b und 20c.
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Gemäß des hier
dargestellten Ausführungsbeispiels
sind in Fließrichtung
nach den Ventile 41a, 41b und 41c Drosseln
angeordnet, welche einen vorgegebenen Restdruck im Hydrauliksystem
aufrecht erhalten. Es liegt jedoch auch im Sinn der vorliegenden
Erfindung das System ohne diese Drosseln auszuführen.
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Gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Ventile 41a, 41b und 41c 2/2-Wegeventile,
deren hydraulische Kenngrößen beispielsweise
ein Maximaldruck von 280 bar und ein maximalen Durchflussmenge von
100 l/Min ist. Die Druckflüssigkeitstemperatur
kann zwischen –20°C und maximal
80°C und
die Viskosität
des Fluids zwischen 10 und 380 mm2/s variieren.
Solche Ventile werden beispielsweise von der Firma Flutec Fluidtechnische Geräte GmbH
vertrieben und sind im Stand der Technik bekannt, so dass aufeine
weitere detailliere Beschreibung verzichtet werden kann.
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Die
Ventile 41a, 41b und 41c sind mit wenigstens
einer Steuereinrichtung 50 verbunden, welches die Ventile
in Abhängigkeit
verschiedener Steuergrößen 51 nach
einem vorgegebenen Algorithmus steuert. Solch eine Steuergröße kann
beispielsweise ein manuell betätigbarer
Taster (Notschnellentlastung) sein, wobei hierdurch die Ventile 41a, 41b, 41c und 40a, 40b, 40c geöffnet und
das Ventil 42 in die „Entleerungsposition" gestellt wird.
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In
der Tabelle gemäß 6 sind
mögliche Schaltstellungen
der Ventile 40, 41, 42 in Abhängigkeit
der Betriebsfunktion dargestellt. Solche Funktionen sind beispielsweise
im Betrieb das Schließen bzw.
Belasten der Presse, das Öffnen
der Presse und gemäß der vorliegenden
Erfindung die Schnellentlastung der Presse, insbesondere bei kritischen
Zuständen
an der Pressenpartie oder der Papiermaschine.
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Dabei
steht in der Tabelle ein Pluszeichen + für eine geöffnete Position des Ventils
und ein Minuszeichen – für eine geschlossene
Position des Ventils. Für
das Ventil 42 steht eine +1 für die Beaufschlagung des Systems
mit Druck und eine –1
für das
entleeren des Hydrauliksystems. Es ist auch anzumerken, dass die
Ventile natürlich
nicht nur in eine offene und eine geschlossene Position gebracht
werden können;
sondern dass insbesondere in Abhängigkeit der
verwendeten Ventile eine Vielzahl von Zwischenstellungen möglich sind.
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Gemäß der Tabelle
aus 6 sind beim Belasten der Pressen das Ventil 41a, 41b und 41c geschlossen
und das Ventil 42 bzw. die Ventile 40a, 40b, 40c entsprechend
des zu erzeugenden Drucks geöffnet.
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Beim
normalen Öffnen
bzw. Entlasten der Presse sind die Ventile 40a, 40b, 40c ebenfalls
geöffnet,
wobei das Hydrauliköl über die
Hydraulikleitungen 20a, b, c und 43 über das
Ventil 42, welches in der „Entleerungsposition" steht abgeführt wird.
Durch diese Schaltung wird dem Hydrauliköl jedoch ein deutlicher hydraulischer
Wiederstand entgegengesetzt, wodurch der Druckabbau in den Druckeinrichtungen
nur relativ langsam erfolgen kann.
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Eine
Schnellentlastung der Presse erfolgt gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch das Öffnen
der Ventile 41a, 41b, 41c, 40a, 40b, 40c. Ferner
wird auch das Ventil 42 in die „Entleerungsposition" überführt. Das Hydrauliköl wird hierbei
sowohl über
die Leitungen des Hydrauliksystems abgeführt, als auch über die
Ableitungen der Ventile 41a, 41b, 41c.
Aufgrund des relativ geringen hydraulischen Wiederstandes insbesondere
in den Ableitungen der Ventile 41a, 41b und 41c erfolgt
die Entleerung des Systems deutlich schneller erfolgt, da insbesondere der Ölrücklauf durch
die Ventile 40a, 40b, 40c und 42 im
Sinne eines Bypasses durch die Ventile 41a, 41b und 41c wenigstens
teilweise umgangen wird.
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7 zeigt
in einem Zeit-Druck-Diagramm den Einfluss des reduzierten Strömungswiderstandes
auf den Druckabbau im Hydrauliksystem. So führt beispielsweise der Strömungswiderstand
beim normalen Öffnen
bzw. Entlasten der Presse dazu, dass der hydraulische Druck in den
Druckeinrichtungen deutlich langsamer abgebaut wird, als dies bei Verwendung
der zusätzlichen
Ventile erfolgen kann.
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Die
Linie 61 symbolisiert die Schaltstellung der Ventile 41a, 41b und 41c und
die Linie 62 den Druck des Hydrauliköls im System, wie sie im Rahmen
von Praxisversuchen ermittelt wurden. So zeigen diese Versuche,
dass innerhalb eines Zeitraums von ca. 2 s der Druck im System und
insbesondere innerhalb der Druckeinrichtungen auf einen Restdruck
von 0,5 bar reduziert wurde, der im wesentlichen durch die Drosseln
in den Ventilen 41a, 41b und 41c bestimmt
wird.
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Im
Vergleich hierzu zeigt die Linie 62' den Druckverlauf bei einem regulären Öffnen bzw.
Entlasten der Presseinrichtung, bei einer Ventilstellung "Öffnen" gemäß der Tabelle
aus 6. Im Vergleich zur Schnellabhebung dauert der
Druckabfall bis zu einem Restdruck von 0,5 bar ca. 20 Sekunden.
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Durch
die Verwendung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung
ergibt sich somit ein Zeitvorteil, der es ermöglicht die Presse bei kritischen
Produktionszuständen
schnell und sicher zu entlasten bzw. zu öffnen, um neben den Bespannungen
auch die Komponenten der Presseneinrichtung vor weitergehenden Schaden
zu bewahren oder wenigstens den möglichen Schaden an der Presseneinrichtung und
ihren Komponenten zu reduzieren.