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Gegenstand
der Erfindung ist eine Anordnung zum Messen der Spannung einer Bespannung oder
einer Materialbahn in einer Materialbahn-Herstellungs- oder -Veredlungsmaschine,
in der die Bespannung oder die Materialbahn um ihr zugeordnete rotierende
Elemente, wie zum Beispiel Walzen, läuft, wobei diese Walzen über Lager
an den Maschinenkonstruktionen abgestützt sind und die Spannung der Bespannung
oder der Materialbahn an wenigstens einem Ende wenigstens einer
der Walzen mit in Verbindung mit dem Lager angeordneten Sensormitteln gemessen
wird.
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Vom
Stand der Technik her sind eine Anzahl Vorrichtungen zum Messen
der Spannung einer Bepannungsschlaufe bekannt, die auf dem Einsatz
von Dehnungsmessstreifen basieren. Als Beispiele solcher Bespannungsschlaufen,
die jedoch keinesfalls begrenzenden Charakter haben sollen, seien
das Papiermaschinen-Langsieb und der Trockenfilz der Trockenpartie
genannt. Die Sensoren auf Dehnungsmessstreifen-Basis weisen jedoch
oft einen bekannten Mangel auf: ihre Temperaturbegrenzung, die ihren
Einsatz zum Beispiel in der Trockenpartie verbietet. In der Trockenpartie
ist die Spannung der Bespannung von Bedeutung u.a. hinsichtlich
der Trocknungseffizienz, der Runnability der Maschine und des Energieverbrauchs
des Herstellungsprozesses. Auch sind die Dehnungsmessstreifen-Sensoren
kostenintensiv.
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Bei
den meisten bekannten Sensor-Lösungen
wird die Walze gleichzeitig auch „gewogen" obgleich das Gewicht der Walze kaum
jemanden interessiert. Außerdem
mangelt es den Sensoren im Allgemeinen an zuverlässigen Überlastungsschutzeigenschaften.
Der häufigste
Grund für
Sensorschäden
sind Schläge/Stöße, denen
der Sensor entweder in der Montagephase, beim Einbau der Walze oder später während des
Prozesses ausgesetzt wird.
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Auch
ein nachträgliches
Kalibrieren der Dehnungsmessstreifen-Sensoren gestaltet sich schwierig.
Zum Kalibrieren sind separate Messvorrichtungen erforderlich, an
deren Anzeige der betreffende Sensor verglichen wird. Das Kalibrieren
ist auch eine teure und zeitraubende Maßnahme und geht auf Kosten
der effektiven Produktionszeit.
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Eine
zweite dem Stand der Technik entsprechende Lösung zum Messen der Spannung
der Bespannung besteht darin, dies indirekt in Verbindung mit der
Spannvorrichtung der betreffenden Bespannung durchzuführen. Dabei
wird die Spannung zum Beispiel an Hand der Drücke der Hydraulikmotoren, mit
denen die Bespannung gespannt wird, bestimmt. Die in den Spannvorrichtungen
auftretenden Reibungen verfälschen
allerdings das Ergebnis leicht um bis zu 30 Prozent. Dabei handelt
es sich also in Wirklichkeit gar nicht um eigentliches Messen, sondern
eher um Ermittlung eines mäßig genauen
Schätzwertes, der
beim Spannen mit anfällt.
Außerdem
macht dieses sehr ungenaue indirekte Messen die Spannvorrichtungen
auch kompliziert und teuer. Ohne ein separates Messen der Siebspannung
bleibt der Spannungswert zu ungenau.
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Bezüglich des
Standes der Technik beim Messen der Spannung von Bespannungen sei
außerdem
auf die GB-Patentschrift
2 255 646 A (Scapa Group PLC) und die US-Patentschrift 4,077,834 (Stark)
verwiesen.
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Scapa
stellt eine an einem ungestützten
Abschnitt der Bespannung angeordnete Spannungsmessanordnung vor.
Bei dieser wird die Bespannung mit einem am Ende einer vertikalen
Achse angeordneten Rad, das an der Bespannung anliegt, belastet. Auf
der zu dem Rad entgegengesetzten Seite der Bespannung befinden sich
in einem gegenseitigen Abstand angeordnete Reaktionselemente, zwischen denen
die Bespannung mit dem Rad belastet wird. An der Vertikalachse ist
ein Federelement angeordnet, dessen Kompression zur Feststellung
der zwischen den Reaktionselementen erfolgten Durchsenkung der Bespannung
mit einer Tiefenlehre gemessen wird. Diese Lösung ist jedoch kompliziert
und außerdem
für Produktionsbedingungen
schwer zu verwirklichen. Außerdem
kann der am ungestützten
Abschnitt ermittelte Spannungswert zum Beispiel infolge instabilen
Verhaltens der Bespannung mit Unsicherheit behaftet sein.
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Stark
stellt eine Spannungsmessung vor, bei der ein am Ende der Walze
angeordnetes magnetoelastisches Kraftmessgerät zur Anwendung kommt.
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Mit
der vorliegenden Erfindung soll eine Anordnung zum Messen der Spannung
einer Bespannung oder einer Materialbahn in einer Materialbahn-Herstellungs-
oder - Veredlungsmaschine geschaffen werden. Die kennzeichnenden
Merkmale der erfindungsgemäßen Anordnung
sind im Schutzanspruch 1 definiert.
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Bei
der erfindungsgemäßen Anordnung
erfolgt das Messen der Spannung in Verbindung mit einer Walze, über die
die Bespannung oder die Materialbahn läuft. Das Wal zenlager befindet
sich an einer um ein Gelenk, d.h. um einen Drehpunkt schwenkbaren
Stütze.
Das Schwenken der Stütze
wird durch ein in einem Abstand von dem Gelenk angeordnetes Federelement
gehemmt, wobei die Stütze
so konzipiert ist, dass sie eine der von der Bespannung bzw. der Materialbahn
bewirkten Kraft entsprechende Schwenkbewegung vollführt. In
einem Abstand von dem Gelenk ist ein Abstandssensor angeordnet,
mit dem der Abstand der Stütze
von einem vorgegebenen Festpunkt gemessen wird. Aus der Abstandsinformation
lässt sich
die Kompression der Feder ermitteln und daraus wiederum eine Information über die Spannung
der Bespannung bzw. der Materialbahn gewinnen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung sind
bekannte Nachteile minimiert, und man erhält auf zuverlässige Weise
jeweils die genaue Spannung der Bespannung bzw. der Materialbahn.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung kann die Abstandsinformation der Stützenbewegung verstärkt werden.
Dieses Verstärken
kann zum Beispiel durch eine mechanische Vorrichtung oder auch elektronisch
erfolgen.
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Als
Abstandssensor kommen mehrere verschiedene Sensortypen in Frage.
Als ein Beispiel sei der LVDT-Sensor genannt.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
zeichnet sich aus durch einfache Funktion, Montage, Kalibrierung
und problemloses Auswechseln und ist außerdem von hoher Lebensdauer.
Die übrigen
mit der erfindungsgemäßen Anordnung
erzielbaren Vorteile gehen aus der Beschreibung, ihre kennzeichnenden Merkmale
aus den Schutzansprüchen
hervor.
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Im
Folgenden wird die erfindungsgemäße Anordnung,
die nicht auf die nachstehend aufgeführten Ausführungsformen beschränkt ist,
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 ein
Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung
in grober schematischer Darstellung in ihrer Anwendungsumgebung
seitlich betrachtet;
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2a ein
erstes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung als Perspektivzeichnung
in Maschinenrichtung betrachtet;
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2b ein
zweites Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung als Perspektivzeichnung
in Maschinenrichtung betrachtet; und
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2c ein
drittes Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung als Perspektivzeichnung
in Maschinenrichtung betrachtet.
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1 zeigt
in grober schematischer Darstellung ein Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung in
einer Papier- oder Kartonmaschine, allgemeiner gesagt in einer Materialbahn-Herstellungsmaschine. Beispiele
für Bespannungen,
deren Spannung gemessen werden muss, sind die Bespannungen des Nasspartie
wie zum Beispiel das Formersieb, die Filze der Pressen, und die
Bespannung der Trockenpartie wie zum Beispiel die Trockensiebe.
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Angewendet
werden kann die Erfindung auch auf Veredlungsmaschinen und -vorrichtungen, wie
zum Beispiel auf das Messen der Spannung des Bandes von Bandkalandern.
Außerdem
lässt sich
mit der erfindungsgemäßen Anordnung
auch die Spannung der Karton- oder Papierbahn, allgemeiner gesagt
einer Materialbahn messen. Im Folgenden wird die Erfindung unter
Bezugnahme auf 1 und 2a–2c beschrieben.
Teile mit gleicher Funktion tragen in allen Zeichnungen jeweils
die gleiche Bezugszahl.
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In
der Produktionsmaschine läuft
die endlose Bespannungsschlaufe 12 über die ihr zugeordneten rotierenden
Elemente, wie zum Beispiel die Walzen 10. Die Walzen bilden
zusammen einen Walzensatz, zu dem auch Siebspannwalzen gehören können, deren
Position in der vor gegebenen Richtung zur Regulierung der Spannung
der Bespannung 12 verändert werden
kann. Entsprechend kann auch die Materialbahn über eine Walze laufen. Im Vergleich
zur Bespannung bedeckt die Materialbahn einen kleineren Teil der
Walzenoberfläche,
verursacht an dieser jedoch gleichzeitig eine mit der Anordnung
messbare Kraftwirkung. Die Walzen für die Materialbahn sind im
Allgemeinen etwas leichter gebaut als zum Beispiel die Sieb- und
Filzleitwalzen.
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Die
Walzen 10 sind an ihren Enden über Lager 11 an Maschinenkonstruktionsteilen 13 abgestützt. Was 1 und 2a–2c betrifft
ist klar, dass diese Zeichnungen nicht dem Zweck dienen, Walzen-,
Lager- und Maschinenkonstruktionen genau und detailliert zu zeigen,
sondern nur grob darzustellen. Auch der Lauf der Bespannung 12 über die Walze 10 ist
nur in sehr exemplarischer Form gezeigt.
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Gemäß der Erfindung
kann die Spannung der Bespannung 12 mit den Sensormitteln 17, 18, 19 an
wenigstens einem Ende 11 wenigstens einer Walze 10 gemessen
werden. Die Sensormittel sind in Verbindung mit dem Lagerbock 11 angeordnet.
In der Erfindung ist der Lagerbock 11 in überraschender Weise
angeordnet, wie zum Beispiel an die um das Gelenk 16 schwenkbare
Stütze 14, 15 angeschraubt. Bei
den Ausführungsformen
in 1, 2a, 2b befindet
sich der Lagerbock 11 auf der Stütze 14, 15.
Für die
Befestigung durch Schrauben können ur sprüngliche
Befestigungslöcher
des Lagergehäuses 11 der
Walze 10 benutzt werden. Das Gelenk 16 ist über eventuelle
Zwischenelemente 13 weiter an den Maschinenkonstruktionen,
zum Beispiel am Maschinenrahmen, abgestützt.
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Die
Bespannungskräfte
bewirken ein Moment um den Gelenk-, d.h. Drehpunkt 16 herum
und damit ein Schwenken der Stütze 14, 15 (gekrümmter Pfeil
in 1). Das Schwenken der Stütze 14, 15 um das
Gelenk 16 wird gehemmt durch ein in einem Abstand vom Gelenk 16 angeordnetes
Federelement 17. Dieses Federelement, das hier aus einer
einzigen, bevorzugt linearen Stützfeder 17 besteht,
nimmt die durch das Moment bewirkte Kraft auf und behindert so das
Schwenken der Stütze 14, 15 um
den Drehpunkt 16. Die Kraft-Weg-Kurve der Feder 17 ist bekannt,
so dass aus der Kompression der Feder 17 (gerader Pfeil
in 1) die von der Bespannung 12 verursachte
Kraftwirkung bestimmt werden kann.
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Wie
in 1, 2a und 2b kann
der Drehpunkt 16 zum Beispiel so arrangiert sein, dass an
den aus dickem Blech bestehenden Maschinenkonstruktionen 13 außerhalb
beider Enden der Walze 10 je ein nach oben gerichteter
Flansch 16* ausgebildet ist. Dieser Flansch 16* erstreckt
sich etwa bis an die Oberkante der Stütze 15 und hat eine
Achsbohrung für
eine starke Achse 16'.
Die in der Achsbohrung gelagerte, in Maschinenquerrichtung verlaufende
starke Achse 16' ist
auch an der Stütze 15 befestigt,
die gleichfalls aus einem dicken Blechflansch bestehen kann. Die
Stütze 15 und
die Rahmenkonstruktion 13 befinden sich in einem gegenseitigen
Abstand parallel zueinander übereinander,
und der Drehpunkt 16 kann sich in deren Mitte befinden.
Die Rahmenkonstruktion 13 kann durch Schrauben am eigentlichen
Maschinenrahmen befestigt sein.
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Die
Gelenklagerung 16 nimmt die Masse der Walze 10 auf,
und die Feder 17 ist unbelastet. Dadurch wird u.a. ein
eventuell erforderliches Auswechseln der Feder 17 erleichtert
und beschleunigt. Die Feder 17 einschließlich ihres
Halters kann, ist die Bespannung gelockert, zwischen den Platten 13, 15 herausgezogen
werden.
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In
einem Abstand vom Gelenk 16 ist auch ein Abstandssensor 18 angeordnet,
zum Beispiel ein LVDT-Sensor (Linear Variable Displacement Transducer),
aber auch eventuelle andere Sensortechniken sind keinesfalls ausgeschlossen.
Der Abstand des LVDT-Sensors 18 vom Drehpunkt 16 kann
ungefähr
der gleiche wie der Abstand der Feder 17 sein, kann aber
auch von diesem abweichen. Mit dem Sensor 18 wird die Schwenkung
der Stütze 15 und damit
die Kompression der Feder 17 gemessen. Daraus wiederum
erhält
man, sind die Eigenschaften der Feder 17 bekannt (Federkonstante),
den genauen Wert der von der Bespannung 12 verursachten
Kraft.
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2a zeigt
eine erste Ausführungsform
der Erfindung in grober Prinzipdarstellung. Das Grundprinzip der
erfindungsgemäßen Anordnung
besteht also in der in Verbindung mit dem Lagergehäuse 11 gelenkig
angeordneten Stütze 14, 15.
Bei dieser Ausführungsform
wird die an der Feder 17 erfolgende Bewegung in mechanisch
verstärktem
Zustand gemessen. Eine Art der Verwirklichung dieser Lösung besteht
darin, einen in Verbindung mit der Stütze 14, 15 und
den Maschinenkonstruktionen 13 gelenkig angeordneten Hebelmechanismus 19, 20 einzusetzen.
Mit diesem wird die Bewegung des Federelements 17 auf ein
Vielfaches verstärkt,
so dass die Längenveränderung
aufgenommen werden kann und eine höhere Genauigkeit der erfindungsgemäßen Anordnung
erzielt wird.
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An
der Stütze 15 kann
nun ein in Maschinenrichtung betrachtet stirnseitig befindlicher
vertikaler Schaft 21 angeordnet sein, der sich unterhalb
der Unterseite der Stütze 15 bis
in den Stirnseitenbereich der Maschinenkonstruktionen 13 erstreckt.
An den Maschinenkonstruktionen 13 ist, in Maschinenrichtung
betrachtet gleichfalls stirnseitig und in Reichweite des Schaftes 21,
der Hebelmechanismus 19, 20 angeordnet.
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Der
in Maschinenquerrichtung langgestreckte Hebelarm 19 ist
mit seinem einen Ende am Drehpunkt 20 an die Maschinenkonstruktionen
angelenkt. Der Schaft 21 befindet sich in einem Abstand,
zum Beispiel in einem sehr geringen Abstand, vom Drehpunkt 20.
Der Drehpunkt hat eine sehr leichtgängige Lagerung, und der Hebel 19 hat
eventuell eine (nicht dargestellte) Rückführfeder. Die Rückführfeder
kann auch durch einen im Sensor 18 enthaltene Federkonstruktion
ersetzt werden, wobei die Kolbenstange 18' des Sensors 18 mit ihrem
Ende am Hebelarm 19 befestigt sein kann und für die Rückführung des
Hebels 19 sorgt.
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Bei
Zunahme der von der Bespannung 12 verursachten Kräfte, d.h.
bei Anwachsen der Spannung der Bespannung schwenkt die Stütze 15 um den
Drehpunkt 16 und drückt
dabei die Feder 17 zusammen. Hierbei drückt die Stirnseite der Stütze 15, an
der sich der Schaft 21 befindet, diesen Schaft 21 nach
unten. Der Hebelarm 19 dreht sich um seinen Drehpunkt 20 (gekrümmter Pfeil)
und verstärkt
die Verlagerung der Stütze 15.
Da der Sensor 18 so an der Stütze 15 angeordnet
ist, dass er in Verbindung mit dem zum Drehpunkt 20 entgegengesetzten
Ende des Hebelarms 19 steht, wird die aus der Schwenkbewegung
der Stütze 15 resultierende
Verlagerung verstärkt.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
kommt für
zahlreiche verschiedene Walzenpositionen in Frage. Besonders günstig gestaltet
sie sich jedoch in Verbindung mit einer festen Walzenposition unterhalb
des Lagergehäuses 11.
Bei der stationären
Walze 10 befinden sich die Lagergehäuse 11 fest an ihrer Stelle,
und die Walze vollführt
außer
ihrer Rotation keine anderen Bewegungen wie zum Beispiel die Siebspannerwalze.
Die Anordnung kann jedoch, wenn möglich, in der Nähe des Siebspanners
platziert werden.
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Die
Anordnung eignet sich jedoch auch für Siebspanner, bei denen sich
der Umschlingungswinkel der Bespannung in Abhängigkeit vom Verlagerungsweg
der Walze ändern
kann, wobei dann auch die zu messende Sieb- oder Filzspannung eine
Funktion dieses Weges ist. Der Siebspanner hat eine bewegliche Walze,
die vielfach sogar über
einen Winkel von bis zu 180 Grad von der Bespannung umschlungen
ist. Durch Verlagern der Walze in der vorgegebenen Richtung wird
die Bespannung entweder gelockert oder stärker gespannt.
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Es
besteht sogar die Möglichkeit,
die erfindungsgemäße Messanordnung
nur an einem Ende der Walze 10, zum Beispiel auf der Antriebsseite
anzuordnen. In einem solchen Fall sind am entgegengesetzten Ende
der Walze 10 auf der Führerseite
unter dem Lagergehäuse 11 passende
Unterlegstücke anzuordnen.
Die so bewirkte Erhöhung
kann etwa in der Größenordnung
von 50 bis 200 mm liegen und zum Beispiel 100 bis 150 mm betragen.
Anderseits kann die Walze 10 auch an beiden Enden mit der
erfindungsgemäßen Anordnung
versehen werden, wobei man dann eine noch etwas genauere Information über die
Spannung der Bespannung 12 und über die Spannungsverteilung
an der Walze in ihrer Längsrichtung
erhält.
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Die
Spannung der Bespannung 12 kann nämlich mitunter in Querrichtung
der Maschine auch ungleichmäßig verteilt
sein.
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Bei
einer Ausführungsform
lassen sich der Sensor 18, die Feder 17 und der
eventuelle Hebel 19 sogar ohne Ausbau oder auch nur Lockern
der Walze 10 auswechseln. In manchen Fällen muss die Walze 10 vielleicht
abgestützt,
d.h. unterfangen werden wenn sie mit ihrem Gewicht auf der Feder 17 lastet.
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Die
Anordnung ermöglicht
außerdem
einen ausgezeichneten Überlastungsschutz – eine Eigenschaft,
die zum Beispiel bei Betriebsstörung
der Maschine, wenn die Bahn nicht einwandfrei läuft, sondern sich zusammenschiebt,
erforderlich ist. In der Praxis ist eine Überlastung ausgeschlossen.
In Überlastungssituation
wird die Feder 17 zusammengestaucht, der (nicht dargestellte)
Stößel der
Feder 17 berührt
den Rahmen 14 und bildet danach eine mechanische Sperre.
Es ist dies eine sehr wichtige Eigenschaft im Hinblick auf das Vermeiden
von Sensorschäden.
Der größte Teil
der Sensorschäden
wird nämlich
bereits in der Montagephase durch Überlastung verursacht. Eine
solche Überlastungssituation ist
beispielsweise dann gegeben, wenn man die schwere Walze 10 auf
den Sensor 18 fallen lässt.
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Befindet
sich der Drehpunkt 16 der Anordnung unmittelbar unter dem
Schwerpunkt der Walze 10, so hat nur die Spannungsveränderung
der Bespannung, nicht aber das Gewicht der Walze 10 Auswirkung
auf das Messergebnis selbst. Wenngleich der Drehpunkt 16 am
besten direkt unterhalb des Schwerpunkts der Walze 10 angeordnet
wird, so kann er doch in Ausnahmefällen auch anders platziert
werden. Nach einer Ausführungsform
kann die Stelle des Drehpunktes 16 zum Aufzeigen der von der
Bespannung verursachten Bespannungskräfte auch vom Schwerpunkt weg
verlegt werden. Fällt
die resultierende Kraft der Spannung der Bespannung 12 auf
den Drehpunkt 16, kann der Drehpunkt 16 so verlagert
werden, dass die Koinzidenzstellen zum Beispiel der von der Masse
der Walze 10 und der Bespannungsspannung bewirkten Kräfte eliminiert
werden. In gewissen Fällen
können
nämlich
die Masse der Walze 10 und die Resultierende der Spannung der
Bespannung 12 auf den gleichen Punkt fallen und lassen
sich dann durch Verlagern des Drehpunktes 16 trennen.
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2b zeigt
eine weitere mögliche
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung.
Auf eine mechanische Verstärkung
der Bewegung wurde hier völlig
verzichtet. Dafür
kann hier ein extrem genauer Sensor 18 eingesetzt werden,
bei dem das „Verstärken" der Bewegung elektronisch
erfolgt. Ansonsten kann die Konstruktion die gleiche wie im Fall von 2a sein.
Der Hebel 19 wurde weggelassen, desgleichen der auf diesen
drücken de
Schaft 21 an der oberen Stützplatte 15. Der Sensor 18 misst
unmittelbar den Abstand zwischen Ober- und Unterplatte 15, 13,
der nun der Kompression der in ihren Eigenschaften bekannten Feder 17 entspricht.
Die Kolbenstange 18' des
Sensors 18 liegt hier an dem am Rahmen 13 befindlichen
Anschlag 19 an, der über seine
gesamte Länge
unbeweglich am Rahmen 13 angeordnet ist.
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2c zeigt
eine dritte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung.
Hier befindet sich die Maschinenkonstruktion 13 oberhalb
des Lagerbockes 11 der Walze 10, und die Walze 10 einschließlich ihrer
Lagerung 11 „hängt" sozusagen an ihrer
an der Stütze 15 befestigten
Anlenkung 16.
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Auch
die Kalibrierung des Sensors 18 lässt sich, zum Beispiel im Zusammenhang
mit einem Betriebsstillstand, leicht durchführen. Einer eigentlichen Fristenwartung
bedarf die Anordnung nicht. Bei gelockerter Bespannung 12 zeigt
der Sensor 0 kN/m an. Mit der an der Anordnung vorhandenen Belastungsschraube 22 (1)
lässt sich
leicht die volle Spannung herbeiführen, was der Situation entspricht,
in der die Feder auf den Boden, d.h. völlig niedergedrückt ist.
Der Sensor 18 muss dann den größten Spannungswert, zum Beispiel
5 kN/m, anzeigen. Besondere Kalibriervorrichtungen sind also nicht
unbedingt erforderlich. Die mechanische Bewegung des Sensors 18 wird
an diesem gemessen (Minimum- und Maximumwert). Dadurch wird der
Zustand der Feder 17 und des Mechanismus gesichert. Der
(nicht dargestellte) Verstärker
des Sensors 18 wird dann so eingestellt, dass die Ausgabewerte
richtig sind. Damit ist die Kalibrierung durchgeführt. Zum
Kalibrieren ist außerdem
eine gute Messuhr mit einer Ablesegenauigkeit von zum Beispiel 0,001
mm erforderlich. In der Lieferung des Sensors 18 ist auch
angegeben, welche Messuhrablesung der vollen Spannung der Bespannung 12 entspricht.
Der Verstärker
kann aus einem digitalen Verstärker
bestehen, wobei sich dann das Abstimmen des Sensors 18 einfach
gestaltet. Die Ausgabe des Verstärkers
kann zum Beispiel 4 – 20
mA betragen, wobei die Ablesung 20 mA der größten Spannung kn/m entsprechend
eingestellt werden kann. Der Verstärker kann sich zum Beispiel in
der Trockenpartie außerhalb
der Haube befinden. Mitbestimmend für die Wahl des Verstärkers kann auch
sein, ob die Spannung einer Materialbahn oder einer Bespannung 12 gemessen
wird.
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Das
schnell und einfach durchzuführende Kalibrieren
hat in der Papierfabrikation echte Bedeutung im Hinblick auf die
Produktionseffizienz, ist es doch wichtig, dass der Papierproduzent
zum Beispiel in Verbindung mit Betriebsstillständen schnell und mühelosen
prüfen
kann, ob die Sensoren richtig anzeigen. Der Umstand, dass in der
Fabrik oft Dutzende Bespannungsschlaufen vorhanden sind, deren Spannung
gemessen werden muss, erhöht
die Bedeutung einer schnellen Prüfungsmöglichkeit
noch.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
zum Messen der Spannung einer Bespannung 12 lässt sich
unter nur sehr geringen Abänderungen
auf alle Lagergehäusegrößen, Walzenbreiten
und Spannungen von Bespannungen 12 anwenden. Die Anordnung
kann sowohl in neue als auch bereits vorhandene Maschinen problemlos
eingebaut werden.
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Durch
Erhöhung
der Steifigkeit der Feder 17 wird der Messbereich der Messvorrichtung
vergrößert. Der
Sensor 18 kann dabei der gleiche bleiben. Die Vorrichtung
kann also bei Bedarf, etwa wenn eine Sonderanwendung, wie zum Beispiel
das Messen der Spannung einer Materialbahn, es erfordert, auf einfache
Weise auf maximale Sensibilität
gebracht werden. Trotzdem ist ständig Überlastungsschutz
gewährleistet.
Wird mit der Anordnung zum Beispiel die Spannung einer Papierbahn
gemessen, so kann die Feder 17 – teils wegen der geringeren
Spannung der Bahn, teils wegen der leichteren Walzenkonstruktion – eine geringere
Steifigkeit haben. Beim Messen einer Kartonbahn kann die Feder entsprechend
etwas steifer sein. Bei der Anwendung der Anordnung auf Kalanderbänder kann
es zum Beispiel um Spannungen von 10 kN gehen.
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Der
als Beispiel genannte LVDT-Sensor 18 und sein Verstärker können an
sich bekannte Komponenten sein. Der LVDT-Sensor hat zum Beispiel
im Vergleich zu Dehnungsmessstreifen auch eine bessere Temperaturverträglich keit
(ständig
150 Grad; auch 200 Grad werden vertragen). Auch die Kabellänge ist
kein begrenzender Faktor. Sie kann zum Beispiel 15 Meter betragen
und dabei über
eine Länge
von 14,5 Meter geschützt
sein. Das Kabel kann sogar eine maximale Länge von bis zu 90 Meter haben.
Der Kabelschutz kann dabei druck- und temperaturbeständig ausgeführt sein
und, um schnelle Befestigung zu ermöglichen, an beiden Enden mit
Hydraulikkupplung versehen sein. Das Kabel hat außerdem geringe
Dicke, und der Sensor 18 selbst ist, anders als zum Beispiel
die Dehnungsmessstreifen, verschleiß- und ermüdungsfrei. Als ein Beispiel
für den
temperaturbedingten Fehler beim LVDT-Sensor 18 kann angeführt werden:
unter 1% in Anwendungen und Linearitätsfehler unter 0,25%.
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Der
Verstärker
des Sensors 18 kann mit Temperatur- und sonstiger Linearitätsfehlerkompensation
ausgestattet werden. Die Kompensationsfunktionen können auch
erst in der Maschinensteuerung gemäß den Kalibriermessungen des
Sensors 18 vorgegeben werden. Die Temperatur des Sensors 18 kann
zum Beispiel aus der Veränderung
seines Widerstandes (Resistenz) oder über einen in der Maschine befindlichen
Temperatursensor ermittelt werden.
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In
der Trockenpartie können
die Rahmenteile des Spannungssensors aus grundiertem Baustahl und
in der Nasspartie der Maschine aus säurefestem Stahl bestehen.
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Ansonsten
können
die mechanischen Teile aus Stahl mit Rostschutzanstrich/-beschichtung
oder aus nichtrostendem Stahl bestehen. Der Spannungssensor ist
gegen Wasser- und Stoffspritzer geschützt.
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Neben
oder statt dem LVDT-Sensor kommen als weitere geeignete Sensoren
zum Beispiel die verschiedenen induktiven, Ultraschall- und Wirbelstromsensoren
in berührungsfreier
Form in Frage. Im Falle des berührungsfreien
Sensors kann zum Beispiel der Abstand über einen Luftspalt hinweg
gemessen werden.
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Die
Erfindung hat kostensenkende Wirkung auch bezüglich der Bespannungsspanner,
deren Preis namentlich durch unbestimmte Ergebnisse oder besser
gesagt Schätzwerte
liefernde Spannungsmess-Anwendungen gestiegen ist. Dank des einfacheren
Bespannungsspanners sinken die Gesamtkosten der Maschine – obgleich
die Technik eine Verbesserung erfährt und richtige und zuverlässige Spannungswerte
der Bespannung liefert.
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In
der Sicht des Papierfabrikanten ist auch die Korrelation zwischen
den Bespannungsspannungen und dem Dampfverbrauch von Bedeutung.
Kann nämlich
die Spannung der Trockensiebe zuverlässig auf einem ausreichend
hohen (vom Hersteller empfohlenen) Wert gehalten werden, so erzielt
man in der Trockenpartie infolge verbesserten Kontakts zwischen
Papier und Trockenzylinder Einsparungen beim Dampfverbrauch. Die
Verbesse rung der Trocknungseffizienz wiederum ermöglicht ein
Anheben der Produktionsgeschwindigkeit der Maschine.
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Es
versteht sich, dass die obige Beschreibung einschließlich der
Zeichnungen lediglich der Veranschaulichung der vorliegenden erfindungsgemäßen Anordnung
dienen soll. Die Erfindung beschränkt sich somit nicht auf die
oben angeführten oder
in den Schutzansprüchen
definierten Ausführungsformen,
sondern für
den Fachmann sind zahlreiche verschiedene im Rahmen der in den Schutzansprüchen definierten
Erfindungsidee mögliche
Variationen und Modifikationen der Erfindung offenkundig.