Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung in Verbindung mit einem drehbaren Maschinenelement einer Faserbahnmaschine, in der das Maschinenelement drehbar in Lagerelementen abgestützt, d. h. gelagert ist, und in die ein Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie beim Rotieren des Maschinenelementes integriert ist, wobei zu dem Maschinenelement eine elektrische Energie verbrauchende Anwendung gehört.The invention relates to an arrangement in connection with a rotatable machine element of a fiber web machine, in which the machine element rotatably supported in bearing elements, d. H. is mounted, and in which a generator for generating electrical energy during rotation of the machine element is integrated, wherein the machine element includes an electrical energy consuming application.
In der WO 2012 152537 A1 ist eine Leitwalze mit einer zugehörigen Anordnung beschrieben. Diese Leitwalze ist an ihren beiden Enden drehbar in Lagern gelagert. Wenigstens das eine dieser Lager hat spezialkonstruierte Lagerelemente, in die ein Generator integriert ist. Beim Rotieren der Leitwalze wird somit elektrische Energie erzeugt, die in einer der Walze zugeordneten Anwendung genutzt werden kann. Die besagte Anwendung besteht aus einem an der Leitwalze angeordneten Drucksensor, als dessen Energiequelle der Generator dient. Mit dem Drucksensor werden in erster Linie die Spannung der Faserstoffbahn und das Spannungsprofil der Bahn in Querrichtung der Faserbahnmaschine bestimmt.In the WO 2012 152537 A1 a guide roller is described with an associated arrangement. This guide roller is rotatably mounted in bearings at both ends. At least one of these bearings has specially designed bearing elements, in which a generator is integrated. As the guide roll is rotated, electrical energy is thus generated which can be used in an application associated with the roll. Said application consists of a arranged on the guide roller pressure sensor, as the power source of the generator is used. The pressure sensor primarily determines the tension of the fibrous web and the tension profile of the web in the transverse direction of the fibrous web machine.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, in Verbindung mit einem drehbaren Maschinenelement einer Faserbahnmaschine eine neuartige Anordnung zu schaffen, die vielseitiger und leistungsfähiger als bisherige Anordnungen dieser Art ist. Das charakteristische Merkmal dieser Erfindung besteht darin, dass zu der Anordnung auch ein Energiespeicher zum Speichern der mit dem Generator erzeugten elektrischen Energie gehört und die Anwendung von Sensormitteln gebildet wird, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt wurden: optischer Sensor, Beschleunigungssensor, Ultraschallsensor, Lasersensor. Gemäß der Erfindung gehören zu der Anordnung somit neuartige Funktionen, die bisher nie gekannte Vorteile bieten. So können zum Beispiel neben bloßem Messen auch Regel- und sonstige Maßnahmen durchgeführt werden, und die Messungen können an mehreren verschiedenen Objekten erfolgen. Damit bietet sich die Möglichkeit, Eigenschaften des Maschinenelements und seiner Umgebung sowie Veränderungen dieser Eigenschaften genauer, aber auf einfachere Weise als bisher zu überwachen. Dennoch ist die Struktur der Anordnung einfach und diese funktioniert auch während Produktionsunterbrechungen.Object of this invention is to provide in connection with a rotatable machine element of a fiber web machine a novel arrangement that is more versatile and powerful than previous arrangements of this type. The characteristic feature of this invention is that the arrangement also includes an energy store for storing the electrical energy generated by the generator and the use of sensor means selected from the following group: optical sensor, acceleration sensor, ultrasonic sensor, laser sensor. According to the invention thus belong to the arrangement of novel features that offer unprecedented advantages. For example, in addition to mere measuring, also regular and other measures can be carried out, and the measurements can be made on several different objects. This offers the possibility to monitor properties of the machine element and its environment as well as changes in these properties more precisely, but in a simpler way than before. Nevertheless, the structure of the arrangement is simple and this also works during production stoppages.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten, einige Ausführungsformen der Erfindung darstellenden Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:In the following, the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate some embodiments of the invention. Show it:
1 Beispielstellen zur Nutzung der erfindungsgemäßen Anordnung; 1 Example sites for using the arrangement according to the invention;
2 die erfindungsgemäße Anordnung; 2 the inventive arrangement;
3a eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung als Prinzipzeichnung; 3a a first embodiment of the arrangement according to the invention as a schematic drawing;
3b eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung als Prinzipzeichnung; 3b a second embodiment of the arrangement according to the invention as a schematic drawing;
4a eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung als Prinzipzeichnung; 4a a third embodiment of the arrangement according to the invention as a schematic drawing;
4b prinzipiell die Positionierung eines Stellgliedes (Aktors) an dem Maschinenelement; 4b in principle, the positioning of an actuator (actuator) on the machine element;
4c eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung; 4c a further embodiment of the arrangement according to the invention;
5 prinzipiell ein zweites Beispiel der Positionierung des Stellgliedes an dem Maschinenelement. 5 in principle, a second example of the positioning of the actuator on the machine element.
1 zeigt eine zur Faserbahnmaschine gehörende Endgruppe 10, in der eine Faserstoffbahn 12 von einer Trockenpartie 11 über Ausrüstungseinrichtungen hin zu einem Aufroller 13 läuft. Als Ausrüstungseinrichtungen sind hier zum Beispiel verschiedenartige Kalander 14 sowie eine Oberflächenleimungs- oder Streichstation 15 vorhanden. In der Endgruppe wird die herzustellende Faserstoffbahn 12 auch durch Leitwalzen gestützt. 1 shows an end group belonging to the fiber web machine 10 in which a fibrous web 12 from a dryer section 11 about equipment to a reel 13 running. As equipment here are, for example, various calenders 14 as well as a surface sizing or coating station 15 available. In the end group is the fibrous web to be produced 12 also supported by guide rollers.
Die Leitwalzen stehen während der gesamten Dauer der Produktion mit der Bahn 12 in Berührung und rotieren mit einer von der Bahn bestimmten Geschwindigkeit. Die Leitwalzen können auch einen eigenen Antrieb haben. Allgemein gesagt ist die Leitwalze ein zum Rotieren in einer Faserbahnmaschie eingerichtetes Maschinenelement, in dessen Verbindung die erfindungsgemäße Anordnung eingesetzt wird. Weitere rotierende Maschinenelemente sind neben den Leitwalzen zum Beispiel die Nipwalzen und die Trockenzylinder sowie die vorgenannten Kalanderwalzen. Die in 2 als Maschinenelement gezeigte Walze 17 umfasst einen Walzenmantel 17' und eine Achse bzw. Weile bzw. Achszapfen 20. Die Walze 17 ist drehbar gelagert über Lagerelemente 18, in die ein Generator 19 integriert ist, der, dreht sich das Maschinenelement 17, elektrische Energie erzeugt. Die Lagerelemente 18 sind außerhalb des Walzenmantels 17' an der Achse bzw. Welle bzw. an den Achszapfen 20 der Walze 17 angeordnet und an der Stuhlung der Faserbahnmaschine befestigt (in den Zeichnungen nicht dargestellt). Der Generator 19 ist hier gestrichelt dargestellt und mit bzw. in den Lagerelementen 18 verkapselt. Der Generator ist somit gut geschützt und betriebszuverlässig. Wie oben schon erwähnt, kann das Maschinenelement mitlaufend sein oder auch einen eigenen Antrieb haben. Weiter umfasst das Maschinenelement 17 eine zur Nutzung elektrischer Energie eingerichtete Anwendung.The guide rollers are available throughout the entire production 12 in contact and rotate at a speed determined by the web. The guide rollers can also have their own drive. Generally speaking, the guide roller is a machine element designed to rotate in a fiber web machine, in whose connection the arrangement according to the invention is used. Other rotating machine elements are, in addition to the guide rolls, for example, the nip rolls and the drying cylinders and the aforementioned calender rolls. In the 2 Roller shown as a machine element 17 includes a roll shell 17 ' and an axle or journals 20 , The roller 17 is rotatably supported by bearing elements 18 into which a generator 19 is integrated, the, the machine element turns 17 , generates electrical energy. The bearing elements 18 are outside the roll mantle 17 ' on the axle or shaft or on the axle journal 20 the roller 17 arranged and attached to the frame of the fiber web machine (not shown in the drawings). The generator 19 is shown in dashed lines and with or in the bearing elements 18 encapsulated. The generator is thus well protected and reliable. As mentioned above, the machine element can be revolving or have its own drive. Next includes the machine element 17 an application designed to use electrical energy.
In 2 besteht eine der Walze 17 zugeordnete Anwendung aus einem Messsystem 44, in dem Sensormittel 21 inbegriffen sind. Die Walze 17 kann aus einer Leitwalze 16 oder einer der Walzen des Kalanders 14 oder der einen der Walzen der Streichstation 15 oder der Walze des Aufrollers 13 bestehen (1). Das Messsystem 44 liefert Informationen über die Funktion der Walze wie Nipdruck, Nipprofil oder Schwingung. Auch über die Eigenschaften der mit der Walze in Berührung kommenden Papierbahn oder Bespannung, wie Spannung oder Profil, können Informationen erlangt werden. Mit dem Messsystem werden eine oder mehrere der vorgenannten Eigenschaften oder Größen überwacht. Die Walze 17 hat gewöhnlich einen Oberflächenbelag 36, der elastisch ist und gewöhnlich aus Polymerwerkstoff besteht, wie zum Beispiel aus Gummi, Polyurethan oder Epoxidharz, und außerdem Füllstoffe und/oder Verstärkungsfasern enthalten kann. Die Walze 17 ist mit Sensormitteln 21 ausgestattet, deren Signalverarbeitungs- und Sendereinheit 22 an der Stirnseite des Walzenmantels 17' angeordnet ist. Die Sensormittel 21 können in den Belag 36 eingebettet oder unter diesem, aber auch an der Stirnseite bzw. den Stirnseiten des Walzenmantels oder im Walzeninneren oder sogar an mehreren oder an allen der genannten Stellen angeordnet sein. Die Sensormittel 21 können aus einer mehrere Sensoren enthaltenden Sensorik bestehen. Die Sensormittel werden aus folgender Gruppe gewählt: optischer Sensor, Drucksensor, piezoelektrischer Sensor, Beschleunigungssensor, Lasersensor, Ultraschallsensor. Die Signalverarbeitungs- und Sendereinheit 22 wird aus dem Elektrizitätssystem 23 mit Strom versorgt. Das ist durch eine Strichpunktlinie 24 angedeutet. Die Signalverarbeitungs- und Sendereinheit 22 selbst ist durch drahtlose Verbindung 25 mit einem Empfänger 26 verbunden, der hier an das Maschinensteuersystem 27 angeschlossen ist. Entsprechend ist der Generator 19 an das Elektrizitätssystem 23 angeschlossen. So funktioniert also das Messsystem ohne Stromzufuhr von außen. Die Verbindung vom Generator 19 zum Elektrizitätssystem 23 ist durch eine zweite Strich Punktlinie dargestellt. Mit der besagten Anordnung erlangt man Informationen über die Funktion der Walze und/oder über die auf die Walze wirkenden Kräfte, und über das Maschinensteuersystem kann so auf Grund der Messdaten Einfluss auf die Funktion der Faserbahnmaschine genommen werden.In 2 there is one of the roller 17 assigned application from a measuring system 44 in which sensor means 21 included. The roller 17 can be from a guide roll 16 or one of the rollers of the calender 14 or one of the rollers of the coating station 15 or the roller of the retractor 13 consist ( 1 ). The measuring system 44 provides information about the function of the roller such as nip pressure, nip profile or vibration. Information about the properties of the paper web or clothing coming into contact with the roll, such as tension or profile, can also be obtained. With the measuring system, one or more of the aforementioned properties or sizes are monitored. The roller 17 usually has a surface coating 36 , which is elastic and usually made of polymeric material, such as rubber, polyurethane or epoxy resin, and may also contain fillers and / or reinforcing fibers. The roller 17 is with sensor means 21 equipped, their signal processing and transmitter unit 22 at the front of the roll mantle 17 ' is arranged. The sensor means 21 can in the topping 36 embedded or under this, but also be arranged on the front side or the end faces of the roll shell or in the roll interior or even at several or at all of said locations. The sensor means 21 can consist of a sensor containing multiple sensors. The sensor means are selected from the following group: optical sensor, pressure sensor, piezoelectric sensor, acceleration sensor, laser sensor, ultrasonic sensor. The signal processing and transmitter unit 22 gets out of the electricity system 23 powered. This is by a dashed line 24 indicated. The signal processing and transmitter unit 22 itself is through wireless connection 25 with a receiver 26 connected to the machine control system 27 connected. The generator is corresponding 19 to the electricity system 23 connected. This is how the measuring system works without external power supply. The connection from the generator 19 to the electricity system 23 is represented by a second dash dotted line. Information about the function of the roll and / or the forces acting on the roll is obtained with said arrangement, and the machine control system can thus influence the function of the fiber web machine on the basis of the measured data.
Gemäß der Erfindung umfasst die Anordnung weiter einen Energiespeicher 29 zum Speichern der mit dem Generator 19 erzeugten elektrischen Energie (3a, 3b, 4a und 4c). Dabei kann auch bei geringer ständiger Erzeugung im Laufe der Zeit eine erhebliche Menge elektrische Energie gespeichert werden, so dass neuartige Anwendungen in Verbindung mit dem Maschinenelement genutzt werden können. Außerdem können gestützt auf diese Energiereserve im Vergleich zu bisher bedeutend größere momentane Leistungen in Anspruch genommen werden. Gleichzeitig kann so eine ausreichende Stromversorgung gesichert werden, und selbst bei kurzzeitiger Produktionsunterbrechung bleibt eine gleichmäßige ausreichende Stromzufuhr gewährleistet. Auch bleibt so eine gleichmäßige Speisespannung erhalten, und nach einer Produktionsunterbrechung ist die Anordnung sofort betriebsbereit.According to the invention, the arrangement further comprises an energy store 29 to save with the generator 19 generated electrical energy ( 3a . 3b . 4a and 4c ). In this case, a significant amount of electrical energy can be stored even with low continuous production over time, so that novel applications can be used in conjunction with the machine element. In addition, based on this energy reserve compared to previously significantly greater current benefits can be claimed. At the same time a sufficient power supply can be secured, and even with a brief interruption in production, a uniform sufficient power supply is ensured. Also, a uniform supply voltage is maintained, and after a production interruption, the arrangement is ready for immediate use.
In 3a, 3b, 4a und 4c sind Varianten der erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt. In allen diesen Varianten umfasst der Energiespeicher 29 einen Akku 30 und Ladevorrichtungen 31. Mit den Ladevorrichtungen werden die vom Generator gelieferte Spannung und Stromstärke für den Akku passend umgeformt, und so kann die elektrische Energie dann im Akku gespeichert werden. Durch Einsatz separater Komponenten können nahezu Standardprodukte genutzt werden. Außerdem hat man bei der Positionierung der Komponenten weiterhin freie Hand, und in Störungsfällen können die einzelnen Komponenten leicht ausgewechselt werden. Auch können mit der gleichen Ladevorrichtung verschiedenartige Akkus aufgeladen werden. Anderseits kann der gleiche Akku mit verschiedenartigen Ladevorrichtungen aufgeladen werden. In den oben genannten Zeichnungen ist die vom Elektrizitätssystem der Anwendung gebildete Gesamtheit der Anordnung durch ein ausgezogenes Rechteck dargestellt. Zum Beispiel kann der AC/DC-Wandler 32 als Teil des Elektrizitätssystems 23 (3a) oder als Teil des Verbindungskabels 33 (3b) oder als Teil des Generators 19 (4a) angeordnet werden. Prinzipiell können die Ladevorrichtungen auch anders angeordnet werden, jedoch lässt sich Wechselstrom einfacher übertragen als Gleichstrom. Somit werden die Ladevorrichtungen zweckmäßigerweise in der Nähe des Akkus 30 angeordnet.In 3a . 3b . 4a and 4c variants of the inventive arrangement are shown. In all these variants includes the energy storage 29 a battery 30 and charging devices 31 , With the charging devices, the voltage and current supplied by the generator for the battery are transformed appropriately, and so the electrical energy can then be stored in the battery. By using separate components almost standard products can be used. In addition, one has in the positioning of the components continue to have a free hand, and in case of failure, the individual components can be easily replaced. Also can be charged with the same charger various types of batteries. On the other hand, the same battery can be charged with various charging devices. In the above drawings, the entirety of the assembly formed by the application's electricity system is represented by a solid rectangle. For example, the AC / DC converter 32 as part of the electricity system 23 ( 3a ) or as part of the connection cable 33 ( 3b ) or as part of the generator 19 ( 4a ) to be ordered. In principle, the charging devices can also be arranged differently, however, alternating current can be transmitted more easily than direct current. Thus, the charging devices are conveniently located near the battery 30 arranged.
Allgemein gesagt wird in der Anordnung ein Generator eingesetzt, dessen erzeugte Leistung in Gleichstrom umgewandelt wird, mit dem ein Akku aufgeladen wird. Der Anwendung kann dann Leistung nach Bedarf zugeführt werden. Die aus dem Generator erhältliche Leistung kann zum Beispiel mehrere Watt und die Kapazität des Akkus zum Beispiel 2000 mAh betragen. Der Anwendung kann dann zum Beispiel Leistung mit einer Stromstärke von 250 mA zugeführt werden.Generally speaking, a generator is used in the arrangement, whose generated power is converted into direct current, with which a battery is charged. The application can then be supplied with power as needed. The power available from the generator may be, for example, several watts and the capacity of the battery, for example, 2000 mAh. The application can then be supplied, for example, with a current of 250 mA.
Die Sensormittel 21 können zum Beispiel einen optischen Sensor, einen piezoelektrischen Sensor oder einen anderen druckempfindlichen Sensor zum Messen des Nipdruckes, des Nipprofils, der Bahnspannung oder der Gewebespannung u. dgl. umfassen. Das Sensormittel 21 kann auch aus einem Beschleunigungssensor bestehen, mit dem zum Beispiel die Stellung, das Schwingungsniveau und die Drehzahl des Maschinenelements bestimmt werden können. Auch zahlreiche andersartige Sensoren können eingesetzt werden, wobei man dann ohne externe Leistungszufuhr vielfältige Informationen über das Maschinenelemente und seine Umgebung erhält.The sensor means 21 For example, an optical sensor, a piezoelectric sensor or other pressure-sensitive sensor may be used to measure the nip pressure, nip profile, web tension or web tension, and the like. Like. Include. The sensor means 21 can also consist of an acceleration sensor, with the Example, the position, the vibration level and the speed of the machine element can be determined. Numerous other types of sensors can also be used, whereby then without external power supply receives a variety of information about the machine elements and its environment.
Die Sensormittel lassen sich leicht zu einem Bestandteil des Maschinenelements gestalten. Statt an den Walzenstirnseiten können die Sensormittel zum Beispiel auch innerhalb der Walze oder an der Walzenoberfläche angeordnet werden. Auch berührungslose Sensoren können eingesetzt werden. Zu diesen gehören zum Beispiel die auf Ultraschall oder Laserstrahl basierenden Sensoren, mit denen Daten über den Zustand sowohl der Walzen als auch deren Umgebung erfasst werden können. Ein Teil der Sensormittel 21 kann auch an bzw. in den Lagerelementen 18 angeordnet werden. Zum Beispiel mit einem Schwingungssensor kann der Zustand der Lagerelemente überwacht werden, wobei auch ein Temperatursensor sehr hilfreich ist.The sensor means can be easily designed into a component of the machine element. For example, instead of on the roll end faces, the sensor means can also be arranged inside the roll or on the roll surface. Non-contact sensors can also be used. These include, for example, ultrasound or laser beam based sensors that can acquire data about the condition of both the rollers and their surroundings. Part of the sensor means 21 can also be on or in the bearing elements 18 to be ordered. For example, with a vibration sensor, the state of the bearing elements can be monitored, with a temperature sensor is very helpful.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann die Sensorik ohne externe Energiezufuhr verwirklicht werden. Dabei kann die vom Generator gelieferte elektrische Energie intensiver und freier als bisher ohne schwierig zu schützende und zu verwirklichende Verkabelungen genutzt werden. Gleichzeitig werden die Anwendungen und deren Funktionen näher an das Objekt selbst, nämlich das rotierende Maschinenelement, herangebracht.With the arrangement according to the invention, the sensors without external power supply can be realized. In this case, the electrical energy supplied by the generator can be used more intensively and more freely than hitherto without difficult to be protected and realizable cabling. At the same time, the applications and their functions are brought closer to the object itself, namely the rotating machine element.
Die in 4c als Beispiel gezeigte Anwendung besteht aus Sensormitteln 21, als deren Energiequelle sowohl der Generator 19 wie auch der Energiespeicher 29 dienen. Der Energiespeicher gleicht die Energieversorgung der Sensormittel aus und fungiert als Puffer, wobei er die von den Sensormitteln geforderte Funktion sicherstellt. Außerdem gefährden dank dem Energiespeicher kurze Betriebsunterbrechungen des Generators nicht die Funktion der Sensormittel. So können also die Sensormittel auch während Produktionsstillständen eingesetzt werden. Es gibt in dem Beispiel Sensoren verschiedenen Typs, etwa den in den Belag 36 eingebetteten druckempfindlichen Sensor oder den optischen Sensor zum Messen des Nipdruckes oder -profils oder der Bahn- bzw. der Gewebespannung sowie den zum Beispiel an der Walzenstirnseite angeordneten Beschleunigungs- oder dergleichen Sensor. Ein Stellglied, das vom Generator 19 erzeugte Energie nutzen würde, ist in diesem Beispiel nicht vorhanden.In the 4c an example application consists of sensor means 21 , as their source of energy both the generator 19 as well as the energy storage 29 serve. The energy store balances the energy supply of the sensor means and acts as a buffer, while ensuring the required function of the sensor means. In addition, thanks to the energy storage short operating interruptions of the generator do not endanger the function of the sensor means. Thus, the sensor means can also be used during production stoppages. There are in the example sensors of various types, such as those in the pad 36 embedded pressure-sensitive sensor or the optical sensor for measuring the Nipdruckes or profile or the web or the fabric tension and the arranged for example on the roll end side acceleration or the like sensor. An actuator coming from the generator 19 used energy is not present in this example.
Dank des Energiespeichers können die Sensormittel unterbrechungslos betrieben werden; anderseits können sie aber auch nur bei Bedarf benutzt werden. Aus ein und demselben Energiespeicher können, sofern dessen Kapazität ausreicht, mehrere verschiedene Sensoren mit elektrischer Energie versorgt werden. Das Ausreichen der Energie ist im Allgemeinen sichergestellt wenn die Sensoren nur kurzzeitig verwendet werden.Thanks to the energy storage, the sensor means can be operated without interruption; On the other hand, they can also be used only when needed. From one and the same energy storage, if its capacity is sufficient, several different sensors are supplied with electrical energy. Sufficient energy is generally ensured when the sensors are only used for a short time.
Die Sensormittel können auch andere Funktionalität beinhalten. Bevorzugt gehören zu den Sensormitteln 21 auch Datenverarbeitungsmittel 42 zum Verarbeiten, Speichern und/oder Übertragen der erfassten Daten bzw. Informationen. Außerdem können die besagten Datenverarbeitungsmittel Daten und überhaupt Aktivitäten der Sensormittel registrieren und daraus zum Beispiel Historik-Informationen oder sogar Alarmmeldungen bilden.The sensor means may also include other functionality. Preferably belong to the sensor means 21 also data processing means 42 for processing, storing and / or transmitting the acquired data or information. In addition, said data processing means can register data and in general activities of the sensor means and, for example, form historical information or even alarm messages therefrom.
Die in der Erfindung einzusetzende Anwendung kann auch aus einem Stellglied 34 bestehen, als dessen Energiequelle der Generator 19 dient. Mit dem Stellglied können verschiedenartige Funktionen verwirklicht werden, die weiter unten im Text näher beschrieben sind. Allgemein gesagt kann mit dem Stellglied ohne externe Energiezufuhr zum Beispiel der Zustand irgendeines Elements physisch verändert werden. Auf diese Weise kann die vom Generator erzeugte elektrische Energie intensiver und freier ohne schwierig zu schützende und herzustellende Verkabelungen genutzt werden. Gleichzeitig werden die verschiedenen Funktionen noch näher an das Objekt selbst, also an das rotierende Maschinenelement herangebracht.The application to be used in the invention may also consist of an actuator 34 exist as its source of energy generator 19 serves. With the actuator various functions can be realized, which are further described below in the text. Generally speaking, with the actuator without external power supply, for example, the state of any element may be physically changed. In this way, the electrical energy generated by the generator can be used more intensively and more freely without cabling that is difficult to protect and manufacture. At the same time, the various functions are brought closer to the object itself, ie to the rotating machine element.
In einem Teil der angeführten Beispiele besteht die Anwendung aus einem Stellglied 34, als dessen Energiequelle sowohl der Generator 19 als auch der Energiespeicher 29 dienen. Dabei sorgt der Energiespeicher für eine ausgeglichene Stromversorgung des Stellgliedes und fungiert als Puffer und stellt so die erwünschte Funktion des Stellgliedes sicher. Außerdem wird dank des Energiespeichers bei kurzen Betriebsausfällen des Generators die Funktion des Stellgliedes nicht gefährdet.In some of the examples given, the application consists of an actuator 34 , as its source of energy both the generator 19 as well as the energy storage 29 serve. The energy storage ensures a balanced power supply of the actuator and acts as a buffer and thus ensures the desired function of the actuator. In addition, thanks to the energy storage in case of short operating failures of the generator, the function of the actuator is not compromised.
4b zeigt eine Variante, bei der das Stellglied 34 innen in dem Maschinenelement 17 angeordnet ist. Hier besteht das Maschinenelemente 17 aus einem Walzenmantel 35 mit einem Belag 36 auf seiner Oberfläche. Es handelt sich hier um ein Massesystem 37, mit dem die Schwingungseigenschaften des Maschinenelements 17, hier also des Walzenmantels 35, verändert werden können. In dem Beispiel ist die Masse 38 durch mehrere Federn 39 abgestützt, an die die Stellglieder 34 zwecks Veränderns der Federkonstante gekoppelt sind. Dabei kann, zum Beispiel von der zum Elektrizitätssystem gehörenden Steuerelektronik gesteuert, durch Veränderung der Federkonstante die Schwingung des Maschinenelements gedämpft werden, falls das Schwingungsniveau aus irgendeinem Grund steigt. In das Massesystem 37 sind hier auch Dämpfer 40 eingebaut, an denen gleichfalls ein Stellglied 34 angeordnet werden kann. Durch Verändern von Eigenschaften eines oder mehrerer Dämpfer kann dann die Funktion des Massesystems eingestellt und damit Einfluss auf die Schwingungseigenschaften des Maschinenelements genommen werden. 4b shows a variant in which the actuator 34 inside in the machine element 17 is arranged. Here is the machine elements 17 from a roll shell 35 with a topping 36 on its surface. This is a mass system 37 , with which the vibration characteristics of the machine element 17 , here's the roll mantle 35 , can be changed. In the example, the mass is 38 through several springs 39 supported, to which the actuators 34 are coupled to vary the spring rate. In this case, for example, controlled by the control electronics belonging to the electricity system, by varying the spring constant, the vibration of the machine element can be damped if the vibration level rises for some reason. In the mass system 37 are also damper here 40 installed, where also an actuator 34 can be arranged. By changing properties of a or more damper can then set the function of the ground system and thus influence on the vibration characteristics of the machine element are taken.
Bei der in 5 gezeigten Variante ist das Stellglied in dem zum Maschinenelement 17 gehörenden Belag 36 angeordnet. Des Stellglied 34 ist hier aktiv eingerichtet, und mit ihm lassen sich Eigenschaften des Belags, zum Beispiel seine Dicke, verändern. Damit kann Einfluss auf die Schwingungseigenschaften des Maschinenelements, wie zum Beispiel des Walzenmantels 35 und, besonders wenn es sich um eine Nipwalze handelt, auf das Nipkraftprofil genommen werden. In der Praxis kann das Stellglied zum Beispiel aus mehreren piezoelektrischen Elementen 41 bestehen, die in dem elastischen Belag 36 oder unter diesem angeordnet sind. Mit piezoelektrischen Stellgliedern lassen sich zum Beispiel auch Ventile und Optik in Anwendungen steuern, bei denen einerseits hohe Genauigkeit, anderseits aber auch schnelles Handeln erforderlich sind. Mit dem Stellglied lassen sich auch andere Eigenschaften des Maschinenelements, wie zum Beispiel die Durchbiegung einer Hohlwalze, beeinflussen. Mit anderen Worten, mit dem Stellglied kann sowohl die Funktion des Maschinenelements wie auch die Steuerung bzw. Kontrolle der herzustellenden Faserstoffbahn beeinflusst werden.At the in 5 variant shown is the actuator in the machine element 17 belonging covering 36 arranged. The actuator 34 is actively set up here, and with it properties of the covering, for example its thickness, can be changed. This can influence the vibration characteristics of the machine element, such as the roll mantle 35 and, especially when it is a nip roll, be taken to the nip force profile. In practice, the actuator may for example consist of a plurality of piezoelectric elements 41 exist in the elastic covering 36 or are arranged below this. With piezoelectric actuators, for example, valves and optics can be controlled in applications where high accuracy on the one hand, but also fast action are required on the one hand. The actuator can also influence other properties of the machine element, such as the deflection of a hollow cylinder. In other words, with the actuator both the function of the machine element as well as the control or control of the fibrous web to be produced can be influenced.
Das Stellglied und überhaupt die Anwendung wird bei Bedarf eingesetzt. Das Stellglied ist also bedarfsgesteuert. Dabei können beträchtliche Kräfte zur Wirkung gebracht werden, da ja dank des Energiespeichers genügend elektrische Energie verfügbar ist. Von einem Energiespeicher können mehr als ein Stellglied und auch mehr als ein Messsystem mit elektrischer Energie versorgt werden, sofern die Kapazität des Energiespeichers dafür ausreicht.The actuator and even the application is used as needed. The actuator is therefore demand-controlled. This considerable forces can be brought to bear, because thanks to the energy storage enough electrical energy is available. From an energy storage more than one actuator and more than one measuring system can be supplied with electrical energy, if the capacity of the energy storage is sufficient.
Dem Stellglied, allgemeiner gesagt der Anwendung, kann auch eine andere Funktionalität zugeordnet werden. Zu dem Stellglied 34, wie auch allgemeiner gesagt zu der Anwendung, können auch Verarbeitungsmittel 42 zum Verarbeiten, Speichern und/oder Übertragen erfasster Daten bzw. Information gehören. Zum Beispiel kann in dem Stellglied irgendein Sensor oder eine Messvorrichtung enthalten sein, auf Grund dessen bzw. deren Daten das eigentliche Stellglied eingesetzt wird. Außerdem können die besagten Verarbeitungsmittel Daten und überhaupt Aktivitäten der Vorrichtungen registrieren und daraus zum Beispiel Historik-Informationen oder sogar Alarmmeldungen bilden. Allgemein gesagt besteht die Anwendung aus einer Messvorrichtung oder einem einen Sensor enthaltenden Messsystem. Die Anwendung kann auch ein Stellglied sein. Die Anwendung kann auch eine Kombination der oben Genannten sein, wie zum Beispiel ein Messsystem, das ein Stellglied enthält. Der Generator kann die ausschließliche Energiequelle der Anwendung sein, und ihm ist zweckmäßigerweise ein Energiespeicher als Hilfsmittel zugeordnet.The actuator, more generally the application, can also be assigned a different functionality. To the actuator 34 and, more generally, to the application, processing agents can also be used 42 to process, store and / or transmit acquired data or information. For example, in the actuator, any sensor or a measuring device may be included, on the basis of whose or their data the actual actuator is used. In addition, the said processing means can register data and, in general, activities of the devices and, for example, form historical information or even alarm messages therefrom. Generally speaking, the application consists of a measuring device or a measuring system containing a sensor. The application can also be an actuator. The application may also be a combination of the above, such as a measuring system incorporating an actuator. The generator may be the exclusive source of energy of the application, and it is expediently associated with an energy store as an aid.
Die meisten Stellglieder und Messsysteme vermögen die vom Generator erzeugte elektrische Energie als solche zu nutzen. Anderseits können zu dem Stellglied 34 allgemeiner zu der Anwendung, Mittel 43 zum Umwandeln der elektrischen Energie in eine andere Form gehören. Zum Beispiel kann mit der elektrischen Energie ein Kompressor betrieben werden, mit dem Druckluft zum Beispiel zum Antrieb eines Pneumatikzylinders erzeugt wird. Bevorzugt wird dabei ein Luftbehälter oder Druckakku eingesetzt, so dass Druckluft für spätere Nutzung gespeichert werden kann. Mit der elektrischen Energie kann aber auch ein Gebläse betrieben werden, mit dem Luftströme zum Beispiel beim Bahnaufführen erzeugt werden. Luftströme können auch zum Kühlen und Sauberhalten des Stellgliedes oder des Maschinenelements selbst benutzt werden. Weiter kann zum Beispiel mit einem Peltier-Element (TEC) die in der Anordnung enthaltene Elektronik, wie zum Beispiel auch Lagerkomponenten, gekühlt werden. Auch können beim Anfahren kritische Stellen erwärmt werden, um zum Beispiel eine ausreichende Schmierung sicherzustellen.Most actuators and measuring systems are able to use the electrical energy generated by the generator as such. On the other hand, to the actuator 34 more general to the application, means 43 to convert the electrical energy into another form. For example, with the electric power, a compressor can be operated, is generated with the compressed air, for example, to drive a pneumatic cylinder. Preferably, an air tank or pressure battery is used so that compressed air can be stored for later use. With the electrical energy but also a fan can be operated, are generated with the air streams, for example, the Bahnaufführen. Air streams may also be used to cool and keep clean the actuator or the machine element itself. Further, for example, with a Peltier element (TEC), the electronics contained in the arrangement, such as bearing components, are cooled. Also critical points can be heated when starting to ensure, for example, adequate lubrication.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist vielseitiger und leistungsfähiger als die bisherigen Anordnungen dieser Art. Auch können damit neuartige Funktionen verwirklicht werden. Als Endergebnis erhält man eine nahe am Maschinenelement zu installierende Anordnung, mit der man Eigenschaften des Maschinenelements und damit seine Funktion beeinflussen kann. Gleichzeitig werden damit schwierig zu schützende und herzustellende Verkabelungen zur Versorgung des rotierenden Objekts mit elektrischer Energie vermieden.The arrangement according to the invention is more versatile and efficient than the previous arrangements of this type. Also, novel functions can be realized with it. The final result is an arrangement to be installed close to the machine element, with which one can influence the properties of the machine element and thus its function. At the same time so difficult to be protected and manufactured cabling for supplying the rotating object with electrical energy is avoided.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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WO 2012152537 A1 [0002] WO 2012152537 A1 [0002]
