DE202008014477U1

DE202008014477U1 - Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel

Info

Publication number: DE202008014477U1
Application number: DE200820014477
Authority: DE
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2018-11-01
Also published as: FI8709U1; FIU20090389U0; AT11371U1

Abstract

Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel (1) für eine Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, wobei die Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel (1) einen Walzenbezug (4) mit zumindest einer in die Oberfläche des Walzenbezuges (4) eingebrachten Nut zur Entwässerung oder Entlüftung (5) aufweist, und mit zumindest einem faseroptischen Sensorelement (6), dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine faseroptische Sensorelement (6) in die zumindest eine Nut (6) eingelegt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel einer Maschine zur Herstellung oder Veredelung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Entwicklung und Implementierung von Sensoren in Walzen von Papiermaschinen zur Messung von physikalischen Größen wie Dehnung, Druck, Temperatur, Zugkräften etc. bei laufender Papiermaschine unter Produktionsbedingungen gewinnt für moderne Papiermaschinen zunehmend an Bedeutung, da die Dimensionen der Maschinen immer größer und die Produktionsgeschwindigkeiten immer höher werden.
Als Sensoren sind dabei vielfach Dehnmessstreifen in Gebrauch, welche jedoch nur im statischen Zustand der Maschine beispielsweise für Linienkraftmessungen herangezogen werden können. Es werden jedoch auch zunehmend kostengünstig herstellbare und vielseitige faseroptische Sensoren verwendet.
Derartige mit Sensoren versehene Walzen sind beispielsweise aus der EP 1 653 207 A2 bekannt, wo drahtlos übermittelnde Sensoren in einen Walzenbezug integriert sind, oder auch aus der EP 1 719 836 A1 , welche eine mit Sensoren versehene Saugwalze beschreibt.
Die Schwierigkeit bei der Implementierung von faseroptischen Sensoren in den Bezug einer Walze liegt insbesondere darin, den Bezug ohne großen Aufwand herstellen zu können, die faseroptischen Sensoren nicht zu beschädigen, eine gute Anbindung an den Bezug zu gewährleisten und eine gleichmäßige Einbetttiefe zu erreichen. Auch die Datenübermittlung aus dem Bezug stößt auf technische Probleme.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Walze anzugeben, in welche auf einfache Weise zumindest ein faseroptischer Sensor eingebracht werden kann, welcher schnell, einfach und kostengünstig in einer definierten Einbetttiefe anzubringen und leicht zu fixieren ist.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein faseroptisches Sensorelement vorhanden ist, welches in zumindest eine im Walzenbezug bereits vorhandene Nut eingelegt ist.
Durch die Nutzung von Oberflächenstrukturen, die aufgrund der Aufgaben der Presswalze, Saugpresswalze oder Tragtrommel an einer bestimmten Position in der Papiermaschine bereits vorhanden sind, ist eine einfache und vor allem kostengünstige Möglichkeit gegeben, Sensoren in eine Walze zu integrieren, ohne zusätzliche Strukturen zur Unterbringung der Sensoren schaffen zu müssen oder die Sensoren mittels komplizierter und aufwendiger Verfahren einbinden zu müssen.
Die Sensorelemente, die als faseroptische Sensoren konzipiert sind, sind mittlerweile in beliebigen Längen und Stärken und mit verschiedenen Sensortypen bestückt kostengünstig erhältlich. Wird ein Sensorelement beim Betrieb der Papiermaschine beschädigt, kann es beim nächsten Service einfach erneuert werden. Eine Beschädigung der Walze oder anderer Teile der Papiermaschine ist durch die dünne und leichte Dimensionierung der Sensorelemente nahezu ausgeschlossen.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In dem zumindest einen faseroptischen Sensorelement kann zumindest ein, vorzugsweise mehrere Sensoren äquidistant oder in variablen Abständen zueinander angeordnet sein, um die auf verschiedene Abschnitte der Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel wirkenden Einflüsse detailreich erfassen zu können.
Bevorzugt ist die zumindest eine Nut als einzelne sich über einen wesentlichen Teil der Oberfläche des Walzenbezuges erstreckende schraubenförmige Nut ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, eine Mehrzahl von umfänglichen Ringnuten vorzusehen, die jeweils in sich geschlossen sind.
Vorteilhafterweise weist das zumindest eine faseroptische Sensorelement eine Länge auf, welche zumindest der Länge der zumindest einen Nut entspricht. Dadurch kann aufwendiges Verlängern des Sensorelements vermieden und das Sensorelement einfach montiert werden.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt ist es möglich, das zumindest eine faseroptische Sensorelement durch Drehen der Walze in die zumindest eine Nut einzuziehen. Dies ist direkt nach dem Einbringen der Nut möglich, es muss somit kein Wechsel auf einen anderen Bearbeitungsplatz erfolgen.
Vorteilhafterweise kann das zumindest eine faseroptische Sensorelement in der zumindest einen Nut zumindest abschnittsweise fixiert sein. Grundsätzlich wäre zwar auch eine Anbringung ohne zusätzliche Fixierung nur durch die Spannung des Sensorelements denkbar, doch leidet dabei die Anbindung an das Bezugsmaterial.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Fixierung durch Verkleben des zumindest einen Sensorelements in der zumindest einen Nut erfolgen, insbesondere durch Verkleben mit einem Zweikomponentenkleber. Dies ist eine sehr zuverlässige und schnelle Form der Fixierung.
Gemäß einem weitern vorteilhaften Aspekt kann die Fixierung auch durch abschnittsweises Verfüllen der zumindest einen Nut mit Bezugsmaterial erfolgen, was zwar etwas aufwendiger als die Verklebung ist, jedoch eine optimale Bindung an das Bezugsmaterial ermöglicht.
Bevorzugt erfolgt die abschnittsweise Fixierung im Bereich der in dem Sensorelement vorhandenen Sensoren, vorzugsweise in einer Länge von wenigen Millimetern bis zu wenigen Zentimetern. Für die Leerfaser (Bereiche der Faser ohne Sensoren) zwischen den Sensoren ist eine Verklebung nicht notwendig, kann jedoch aus Stabilitätsgründen zusätzlich erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass zumindest einer der Sensoren des Sensorelements so in der Nut angeordnet ist, dass er sich im Wesentlichen in Höhe der Oberfläche des Walzenbezugs befindet. Dadurch ist es möglich, die Verformung der Oberfläche der Stege zu messen, was bei tiefliegenden eingebetteten Sensoren klarerweise nicht möglich ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Walze mit einem faseroptischen Sensorelement.
In 1 ist stark schematisiert eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß ausgestalteten Walze 1 dargestellt. Die Walze 1 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Walzenmantel 2, welcher beispielsweise aus Stahl oder einem Faserverbundwerkstoff bestehen kann, endständige Krafteinleitungselemente 3 zur Lagerung der Walze 1 und zur Einleitung einer Kraft beispielsweise zum Antrieb der Walze 1 und einen auf dem Walzenmantel 2 ausgebildeten Walzenbezug 4. Der Walzenbezug 4 kann dabei in bekannter Weise aus Gummi, Polyurethan oder einem Verbundwerkstoff ausgebildet sein.
Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf Walzen 1, welche aufgrund ihrer Position in der Papiermaschine bzw. ihrer Funktion zumindest eine in dem Walzenbezug 4 ausgebildete Nut 5 aufweisen. Solche Walzen 1 finden sich beispielsweise in der Pressenpartie in Form von Press- oder Saugpresswalzen, wo die zumindest eine Nut 5 der Abfuhr von Wasser aus der in diesem Stadium noch sehr wasserhaltigen Faserstoffbahn dient. Auch bei der Aufwickelung des fertigen Produkts auf eine Tragtrommel oder Tragwalze ist zumindest eine Nut 5 im Walzenbezug 4 vorgesehen, um das Entweichen von Luft beim Wickelprozess zu ermöglichen. Die Nut 5 ist dabei typischerweise als einzelne Spiralnut ausgebildet, welche sich umlaufend von einem Ende der Walze 1 bis zum anderen Ende über einen großen Teil der Oberfläche des Walzenbezugs 4 erstreckt. Die Tiefe der Nut 5 beträgt gängigerweise zwischen 1,5 bis 4 mm, während die Breite von 0,4 bis 2 mm betragen kann. Es sind jedoch auch davon abweichende größere oder kleinere Werte für Spezialanwendungen möglich und umsetzbar.
Während herkömmliche Sensorsysteme nur schwer in Walzenbezüge 4 implementierbar sind und während des Betriebs leicht beschädigt und damit unbrauchbar werden können, bietet das nachfolgend beschriebene Konzept eine sehr einfache Möglichkeit, zumindest ein Sensorelement 6 in jede Walze 1, welche aufgrund ihrer Position in der Papiermaschine zumindest eine Nut 5 aufweist, günstig einzubringen und dieses bei Beschädigung einfach ersetzen zu können.
Das zumindest eine Sensorelement 6 ist dabei vorzugsweise als faseroptisches Sensorelement 6 ausgebildet. Derartige optische Fasern können inzwischen preiswert bis zu einigen Kilometern Länge hergestellt werden und Sensoren 7 in beliebiger Ausbildung, Anzahl und Anordnung je nach den gewünschten Messparametern und geometrischen Gegebenheiten enthalten. Die Sensoren 7 können dabei je nach Anforderung beispielsweise in gleichen oder unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sein. Das zumindest eine Sensorelement 6 kann in einfacher Weise in die im Walzenbezug 4 bereits existierende Nut 5 eingelegt werden. Zweckmäßig wird dazu die Walze 1 langsam rotieren gelassen und das Sensorelement auf diese Weise unter Spannung von einer Spule o. ä. eingezogen werden.
Das Sensorelement 6 wird dann im Bereich der eigentlichen Messstellen bzw. Sensoren 7 durch z. B. einen Zweikomponentenkleber in der Nut 5 festgeklebt, d. h. die Nut 5 wird auf einer Länge von wenigen Millimetern bis Zentimetern teilweise oder vollständig geschlossen. Dadurch ist eine gute Kopplung der Sensoren 7 mit dem Walzenbezug 4 erreichbar.
Wahlweise kann das Sensorelement 6 zusätzlich entlang der Nut 5 an weiteren Stellen verklebt werden, um die Anbindung zu verbessern und eine Zugentlastung zu bewirken.
Das Ende des Sensorelements 6 wird entlang der Nut 5 an eine Stirnseite der Walze 1 geführt, wo eine Ausschleifung zu einer Auswerteelektronik und ggf. einer Funk- oder WLAN-Übertragung an eine Messstation wie z. B. einen PC erfolgen kann (in 1 nicht dargestellt).
Falls die Nut 5 nicht bis zur Stirnseite der Walze 1 reicht, kann im Randbereich nötigenfalls eine flache Einfräsung 8 in den Walzenbezug 4 erfolgen, um das Sensorelement 6 nicht an der Oberfläche des Walzenbezugs 4 der Gefahr von Beschädigungen auszusetzen. Diese Einfräsung 8 kann zweckmäßigerweise ebenfalls mit einem Zweikomponentenkleber oder Bezugsmaterial verschlossen werden.
Das Reißen des Sensorelements 6 im Betrieb der Papiermaschine stellt aufgrund der geringen Masse keine Gefährdung für die Papiermaschine dar. Durch das extrem dünne Sensorelement 6 wird auch eine Beeinflussung des Papierherstellungsprozesses wirksam vermieden, insbesondere wenn das Originalmaterial des Walzenbezugs 4 zum Anbinden des Sensorelements 6 in der Nut 5 verwendet wird. Ist das Sensorelement 6 beschädigt, kann es leicht im Rahmen eines Walzenservice beim Nachfräsen der Nut 5, was sowieso in regelmäßigen Abständen erfolgen muss, ersetzt werden.
Bedingt dadurch, dass die Nut 5 in einer vorgegebenen Tiefe beispielsweise durch CNC-Fräsen in den Walzenbezug 4 eingebracht wird, ist die Position des Sensorelements 6 innerhalb der Bezugsdicke des Walzenbezugs 4 exakt definiert.
Messwerte von unterschiedlichen Positionen der Walze 1 können somit direkt miteinander verglichen werden.
Weiters erlaubt die Erfindung bei entsprechender Gestaltung eine direkte Messung der Verformung eines zwischen zwei Umläufen der Nut 5 liegenden Steges 9. Dazu muss das Sensorelement 6 auf einer kurzen Distanz im Bereich des Sensors 7 durch ein Distanzmaterial vom Grund der Nut 5 abgehoben und nahe der Oberfläche des Walzenbezuges 4 geführt werden.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern beispielsweise auch auf mehrere einzelne umfängliche Nuten 5 anzuwenden, welche jeweils in sich geschlossen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1653207 A2 [0004]
- EP 1719836 A1 [0004]

Claims

Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel (1) für eine Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, wobei die Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel (1) einen Walzenbezug (4) mit zumindest einer in die Oberfläche des Walzenbezuges (4) eingebrachten Nut zur Entwässerung oder Entlüftung (5) aufweist, und mit zumindest einem faseroptischen Sensorelement (6), dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine faseroptische Sensorelement (6) in die zumindest eine Nut (6) eingelegt ist.
Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zumindest einen faseroptischen Sensorelement (6) zumindest ein, vorzugsweise mehrere Sensoren (7) äquidistant oder in variablen Abständen zueinander angeordnet sind.
Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Nut (5) als einzelne sich über einen wesentlichen Teil der Mantelfläche des Walzenbezuges (4) erstreckende schraubenförmige Nut (5) oder als Mehrzahl von umfänglichen Ringnuten (5) ausgebildet ist.
Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine faseroptische Sensorelement (6) eine Länge aufweist, welche zumindest der Länge der zumindest einen Nut (5) entspricht.
Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine faseroptische Sensorelement (6) durch Drehen der Presswalze, Saugpresswalze oder Tragtrommel (1) in die zumindest eine Nut (5) einziehbar ist.
Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine faseroptische Sensorelement (6) in der zumindest einen Nut (5) zumindest abschnittsweise fixiert ist.
Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung durch Verkleben des zumindest einen Sensorelements (6) in der zumindest einen Nut (5) erfolgt, insbesondere durch Verkleben mit einem Zweikomponentenkleber.
Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung durch abschnittsweises Verfüllen der zumindest einen Nut (5) mit Bezugsmaterial erfolgt.
Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die abschnittsweise Fixierung im Bereich der in dem Sensorelement (6) vorhandenen Sensoren (7) erfolgt, vorzugsweise in einer Länge von wenigen Millimetern bis zu wenigen Zentimetern.
Presswalze, Saugpresswalze, Tragwalze oder Tragtrommel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Sensoren (7) des Sensorelements (6) so in der Nut (5) angeordnet ist, dass er sich im Wesentlichen in Höhe der Oberfläche des Walzenbezugs (4) befindet.