DE3516223A1

DE3516223A1 - Verfahren zur seitlichen fuehrung von papiermaschinentuechern

Info

Publication number: DE3516223A1
Application number: DE19853516223
Authority: DE
Inventors: Osmo Ivväskylä Skyttä
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1985-05-06
Publication date: 1985-11-28
Also published as: SE8502534L; FR2564870A1; FI69331B; SE8502534D0; FR2564870B3; FI842116A0; FI69331C

Description

TGeDTKE -BffHLING -

Pellmann - W

- ^ " Dipl.-lng. R. Kinne

Dipl.-lng. R Grupe

αγ^λλαλ Dipl.-lng. B. Pellmann

JO I O IL O Dipl.-lng. K. Grams

Dipi.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 202403 ^{VaLmet Oy} 8000 München

_/r. . , Tel.; 089-539653

Helsinki /Finnland Telex: 5-24 845 tipat

Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München

6. Mai 1985 DE 4804 case FI 842116/RP/kk

Verfahren zur seitlichen Führung von Papiermaschinentüchern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur seitlichen Führung von Papiermaschinentüchern wie Sieben und Filzen, wobei in dem Verfahren in der Nähe des Randes des zu führenden Tuches eine Gebervorrichtung angeordnet ist, aus der auf den Bereich des Randes des zu führenden Tuches Schwingungen gerichtet werden, aufgrund derer die seitliche Lage des Randes des Tuches wahrgenommen wird.

Eine seitliche Führung der Papiermaschinentücher, wie Siebe und Filze, ist notwendig, damit das Tuch nicht von den Walzen herunter läuft und unbrauchbar wird. Die Führung setzt ein Abtasten der Lage des Tuches in der Querrichtung zur Papiermaschine voraus, wobei mit dem dabei erhaltenen Steuerungssignal die Axialrichtung der das Tuch führenden Walze geregelt wird.

Das Führen von Sieben und anderen Tüchern beruht in an sich bekannter Weise allgemein auf einem mechanischen Abtaster, einer Art von gelenkig angebrachtem "Löffel", der am Rande des Tuches entlang gleitet. Dieser Löffel steuert ein pneumatisches Ventil, das seinerseits den Membrandruck in der eigentlichen Führung regelt.

Dresdner Bank (Manchen) Kto. 3939844 Deutsche Bank (Manchen) Kto 2861060 Postscheckamt (München) Kto. 670-43-804

Ein Nachteil bei dieser Führung besteht darin, daß der Löffel selbst während des Betriebes verschleißt und auch beschädigt werden und gleichzeitig Verschleiß am Rande des Tuches verursachen kann. Die Folge ist im allgemeinen ein kumulatives Problem. Der verschlissene Rand des Tuches verursacht Beschleunigungskräfte am Löffel, was seinerseits die Belastung des Tuches durch den Löffel verstärkt und damit den Verschleiß des Tuchrandes steigert. Hin und wieder ist die Ursache für einen vorzeitigen Wechsel des Tuches der Randverschleiß.

Als Beispiel für einen im vorstehenden beschriebenen mechanischen Abtaster wird auf US-Patent 2 635 475 hingewiesen.

Bekannt sind auch solche Abtastvorrichtungen, deren Fühlerelement auf der Verwendung von einem oder mehreren Luft- oder Wasserstrahlen beruht. Bei diesen Fühlern unterbricht der Tuchrand den Strahl, was mit einem Fühlerelement wahrgenommen wird, wobei ein Steuerungsimpuls erzeugt wird. Diesbezüglich wird als Beispiel auf die US-Patente 3 908 und 4 235 358 hingewiesen. Ein Nachteil bei diesen Geräten besteht in der schwerfälligen Konstruktion und der Neigung zum Verstopfen des Strahles. Außerdem ist das von diesen Fühlern erhältliche Signal ein On-off-Signal, wodurch die Genauigkeit und/oder Geschwindigkeit der seitlichen Tuchführung begrenzt wird.

Bekannt sind auch verschiedene Fühlervorrichtungen bezüglich derer auf US-Patent 4 054 251 verwiesen wird. Bei diesen Geräten besteht der Nachteil in einer komplizierten und störungsanfälligen Konstruktion, insbesondere der Mechanismen.

Weiterhin bekannt ist die Verwendung von Infrarot-

Strahlung und sichtbarem Licht wie auch von Laserstrahlen in betreffenden Fühlern. Diese Geräte haben den Nachteil, daß der Strahler und/oder das den Strahl überwachende "Auge" durch verschiedene Verunreinigungen, wie z. B. durch zellstoff, Papierstücke oder dergleichen blind werden kann.

Außerdem ist das "Auge" empfindlich gegen Fehlerquellen wie Licht, z. B. Sonnenstrahlung oder Schweißlichtbögen und dergleichen.

Die Haupfaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine betreffende Papiermaschinentuch-Abtastvorrichtung zu schaffen, mit der das Abtasten zuverlässig ausführbar ist, wobei weder das Tuch noch das Fühlerelement beschädigt wird.

Die vorliegende Erfindung hat auch zum Zweck, eine betreffende Abtastvorrichtung zu schaffen, mit der wenigstens die meisten der im vorstehenden behandelten Nachteile von bekannten Vorrichtungen vermieden werden.

Die Aufgabe besteht in der Schaffung einer Abtastvorrichtung, die sich an einer gegen Spritzer und Verschmutzung geschützten Stelle anordnen läßt und zudem unempfindlich gegenüber Umgebungsstörungen wie Licht, Vibration, Verschleiß, Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit und Wasser ist.

Zur Erreichung der im vorstehenden beschriebenen und weiter unten deutlich werdenden Ziele ist für die Erfindung im wesentlichen charakteristisch, daß in dem Verfahren auf den Rand-Bereich des zu führenden Tuches ein ültraschall-Schwingungskegel gerichtet wird und daß der vom Rand-Bereich des Tuches reflektierte Schwingungskegel und/oder der an dem Rand vorbeigehende Schwingungskegel empfangen wird und dabei ein Signal gebildet wird, das zur seitlichen Führung des betreffenden Tuches verwendet wird.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf

einige in den Figuren der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele, auf deren Einzelheiten die Erfindung nicht beschränkt ist, ausführlich beschrieben. 5

Fig. 1 zeigt schematisch, teilweise als Blockschema das Funktionsprinzip einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie deren Anwendung als Abtastelement eines die seitliche Lage eines Papiermaschinentuches regelnden geschlossenen Rege

lungssystems.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Abtastelement,

in dem ein Ultraschallkristall an einer Seite des abzutastenden Tuches sowohl als Sender als

auch als Empfänger dient.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

in dem ein Sender und ein Empfänger verwendet wird ,^ die einander gegenüberliegend auf beiden

Seiten des Tuches angeordnet sind.

Fig. 4 zeigt eine Anwendung der Erfindung, bei der ein

Sender-Empfängerpaar verwendet wird, das auf einer Seite des abzutastenden Tuches angebracht

ist.

Fig. 5 verdeutlicht die Zusammenarbeit des in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Ultraschallkegels mit dem Rand-Bereich des abzuta

stenden Tuches.

Nach Fig. 1 wird die seitliche Lage des Tuches W, z. B. Sieb oder Filz einer Papiermaschine, mit Hilfe der Leitwalze 10 und des erfindungsgemäßen Abtastelements 10 geführt. Die

Leitwalze 10 ist auf Stützen gelagert, von denen die eine hauptsächlich fest und die andere mit einem Arm 11 verbunden ist, der mit einer Gelenkwelle 12 an den Ständerkonstruktionen 13 befestigt ist. Arm 11 oder ein entsprechendes Tragstück ist mit einem Antriebsmotor 14, z. B. mit Druckluft arbeitender Membranmotor, Hydraulikzylinder, Schneckengetriebemotor oder dergleichen, verbunden.

Nach Fig. 1 ist die Membrane 15 des Motors 14 oder ein entsprechender Zylinderkolben in an sich bekannter Weise beidseitig federbelastet. Der Motor 14 ist über die Gelenkwelle mit dem Ständerteil 13 verbunden. Der an der Membrane befestigte Arm 16 ist gelenkig mit dem Arm 11 verbunden, um das eine Ende der Leitwalze 10 in Richtung von Pfeil A zu schwenken und damit die seitliche Lage von Tuch W innerhalb bestimmter Grenzen zu regeln. Dem Motor wird über eine Leitung 17 Druckluft zugeführt, und mit Hilfe von Drosseln 18 sind die Basisdrücke einstellbar, die mit Leitungen 19 den einander entgegengesetzten Seiten von Membran 15 zugeführt werden.

Nach Fig. 1 wird die Lage des Randes R von Tuch W mit dem erfindungsgemäßen Ultraschallgeber 20 abgetastet, dessen Strahlungskegel mit U bezeichnet ist. Aus dem Geber 20 oder einer ähnlichen Gebereinheit ist ein elektrisches, entweder analoges oder digitales elektrisches Signal a erhältlich, das eine Information über die Lage des Randes R von Tuch W in bezug auf den feststehenden Geber 20 enthält. Das Signal a wird in die Einheit 21 geleitet, die z. B. aus einem Mikroprozessor, einer programmierbaren Logik oder ähnlichem besteht. Die Einheit 21 stellt auch Vorrichtungen dar, von denen aus der Ultraschallkristall des Gebers 20 elektrisch erregt wird. Aus der Einheit 21 wird ein Regelungssignal erhalten, das in die Einheit 22 geleitet wird, die eine Antriebsvorrichtung darstellt, mit deren von dieser erzeugten mechanischen Bewegung das an sich bekannte Ventil 23 gesteu-

ert wird, welches über Leitungen 19 die Differenz der nach den einander entgegengesetzten Seiten von Membran .15.geleiteten Drücke regelt. Dadurch regelt sich die Lage der Membrane 15, die über die Arme 11 und 16 das eine Ende der Walze 10 steuert. Die Axialrichtung von Walze 10 wirkt ihrerseits in an sich bekannter Weise auf die seitliche Lage von Tuch W.

Damit ist ein geschlossenes Regelungssystem hergestellt, in dem ein erfindungsgemäßer Geber 20 verwendet wird, dessen Funktionsprinzipien und verschiedene Ausführungsalternativen im folgenden unter Hinweis auf Fig. 2-5 genauer beschrieben werden.

Nach Fig. 2 besteht der Geber 20 aus einem Ultraschallkristall, der sowohl als Sender als auch als Empfänger dient. Der Geber 20 sendet Ultraschallimpulse in die Luft,und ein Teil der Leistung dieser Impulse reflektiert von dem Tuch W zurück. In Fig. 2 ist der reflektierte Ultraschallanteil mit U-k bezeichnet und der nicht reflektierende, am Rand R von Tuch W vorbeigehende Anteil des Ultraschallkegels mit Uq bezeichnet. Der Ultraschallkristall 20 nimmt in an sich bekannter Weise den reflektierten Kegel (Echo) U^ auf, aufgrunddessen er ein elektrisches Signal a abgibt, dessen Spannung der Stärke des Echos U)₄ proportional ist derart, daß sich das genannte Signal a bei Verschiebung des Randes R von Tuch W in Fig. 2 nach links bei sich verstärkendem Echo vergrößert. In Fig. 2 ist der Abstand des Tuches W von der aktiven Seite des Gebers mit h bezeichnet, der zweckmäßig im Bereich ca. 20-50 mm liegt.

Nach Fig. 3 ist in der Nähe des Randes R von Tuch W ein an der mechanischen Stützkonstruktion 26 befestigtes Sender-/Empfängerpaar 24, 25 angebracht. Der ununterbrochen Ultraschall sendende piezoelektrische Kristallgeber 24 ist im Rand-Bereich von Tuch W oberseitig und der zweite als

Empfänger dienende piezoelektrische Kristallgeber 25 ist unterhalb von Tuch W symmetrisch angeordnet derart, daß der vom Sender zum Empfänger verlaufende Ultraschallkegel im wesentlichen senkrecht auf die Fläche von Tuch W im Bereich dessen Randes R trifft. Bei Bewegung des Tuches W in Querrichtung seiner Ebene beschattet es den Ultraschallkegel zwischen den Gebern 24, 25 in einem von der Lage des Tuches W abhängigen Maße. In Fig. 3 ist der aufgrund des Rand-Bereiches von Tuch W beschattete Teil des Ultraschallkegels mit U^ bezeichnet. Das zum Sender 24 kommende Erregungssignal ist mit b und das vom Empfänger 25 erhältliche Signal, das in im vorstehenden beschriebener Weise verwendet wird, ist mit a bezeichnet.

In Fig. 4 ist eine Variante der Ausführung nach Fig. 3 gezeigt, bei der der Sender 27 und der Empfänger 28 auf derselben Seite der Ebene des abzutastenden Tuches W angeordnet sind. Der Sender 27 sendet einen Ultraschallkegel, dessen außerhalb des Randes R von Tuch W bleibender Teil Uq nicht .

reflektiert wird und der innerhalb des Randes R bleibende Teil eine Reflexion U_K zum Empfänger 27, 28 verursacht. Sender und Empfänger 27, 28 werden unter Berücksichtigung des Reflexionsgesetzes (Einfallswinkel = Ausfallswinkel) angeordnet.

Fig. 5 verdeutlicht das Prinzip der Erfindung. Der verwendete Ultraschallstrahlungskegel ist durch den Kreis A dargestellt, der Rand des Tuches W ist mit Rq und seine normalen Variationszwischenräume sind mit R^ und R2 bezeichnet (seitlicher Variationszwischenraum = S). Wenn z. B. eine Ausführung nach Fig. 2 verwendet wird, wird von dem kreuzschraffierten Bereich Aq ein Echo Ur und ein der der Fläche Aq proportionales Meßsignal erhalten. Wenn dagegen eine Ausführung nach Fig. 3 verwendet wird, vertritt die Fläche Aq den beschatteten Kegel Ug und die Fläche Αχ den empfangenen

Teil des Kegels. Fig. 2 und 4 entsprechen sich im Prinzip gegenseitig. .

Nach Fig. 4 kann die Vorrichtung auch derart ausgeführt. werden, daß sich Sender und Empfänger 27, 28 in derselben am Rand R von Tuch W befindlichen Vertikalebene befinden.

In Fig. 3 und 4 können die Geberpaare 24, 25 und 27, 28 mit Polymer kunststoff zu einem Stück 26 gegossen werden, in welchem Stück auch Mikroprozessoren und andere erforderliche Komponenten untergebracht werden können. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zweckmäßig ein aus Polyvinylidenfluorid oder einer anderen piezoelektrischen Membrane hergestellter Geber verwendet, mit dem die Intensität der vom Geber an die Luft abgegebenen Schallstrahlung ausreichend groß wird, was auf der kleinen akustischen Impedanz zwischen dem Kunststoff und der Luft beruht.

Die verwendete Ultraschallfrequenz liegt zweckmäßig in einer Größenordnung von ca. 0,5 MHz, womit die Frequenz genü-• gend stark vom Geber in die Luft vordringt und zurückkehrt.

Im vorstehenden ist eine Ausführung der Erfindung beschrieben, bei der der Ultraschallsender-Empfänger-Geber im Bereich eines der Tuchränder angeordnet ist. In den Kreis dieser Erfindung gehören auch Ausführungsformen, bei denen Ultraschallgeber in der Nähe von beiden, einander entgegengesetzten Rand-Bereichen des zu führenden Tuches angeordnet sind. Mit dieser Ausführung kann eine genaue Messung der Breite des Tuches oder der Papierbahn und/oder ein Alarm verwirklicht werden, womit sich die Faltenbildung des Tuches, wie Filz oder Sieb, kontrollieren laßt. Mit Hilfe einer genauen Breitenmessung der Papierbahn können sogar bedeutende Steigerungen in der Papierproduktion erzielt werden. Vorrichtungen zur Messung der Breite und/oder Spannung von Tuch

1 oder Papierbahn, die mit zwei einander gegenüberliegenden Ultraschallgebern verwirklicht werden, können mit den überwachungs- und/oder Anzeigevorrichtungen der Breite der Papierbahn oder mit Geräten verbunden werden, die außer der Querlage die Querspannung von Sieb oder Filz regeln.

Mit der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich eine betriebssichere Gebervorrichtung für die seitliche Führung von Papiermaschinentüchern verwirklichen, die sich auch in Sieb-, Pressen- und Trockenpartien von schneilaufenden Papiermaschinen einsetzen läßt.

Claims

TlEDTKE - BuHLING - KiNME "; GiSUPE -!SSAA- I^j"i : - ©" * : ""■---"--"- Dipl.-Ing. H.Tiedtke HELLMANN - IJIRAMS ' ^TRUlF nini ^chem. G. wihii Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe- Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing: K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif Baväriaring 4, Postfach 2024 Oi 8000 München 2 Tel·.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Müncher 6. Mai 1985 DE 4804 case FI 842116/RP/kk Patentansprüche

1. Verfahren zur seitlichen Führung von Papiermaschinentüchern wie Sieben und Filzen, wobei in dem Verfahren in der Nähe des Randes (R) des zu führenden Tuches (W) eine Gebervorrichtung (20; 24, 25; 27, 28) angeordnet ist, aus der auf den Bereich des Randes (R) des zu führenden Tuches (W) Schwingungen gerichtet werden, aufgrund derer die seitliche Lage des Randes (R) des Tuches (W) wahrgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verfahren auf den Rand-Bereich des zu führenden Tuches (W) ein Ultraschallschwingungskegel (U) gerichtet wird und daß der vom Rand-Bereich des Tuches reflektierte Schwingungskegel (U^) und/oder der an dem Rand

(R) vorbei gehende Schwingungskegel (Ul) empfangen wird und dabei ein Signal (a) gebildet wird, das zur seitlichen Führung des betreffenden Tuches (W) verwendet wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verfahren derselbe Ultraschallkristall (20) sowohl als Sender des Ultraschallkegels (U) als auch als Empfänger arbeitet, wobei er das vom Bereich (Ag) des Randes (R) des zu führenden Tuches (W) reflektierte Ultraschallecho (U^) aufnimmt.

Dresdner Bank (MOrichen) Kto. 3939 844 Deutsche Bank (München) Kto. 286106C Postacheckamt (München) Kto. 670-43-804

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verfahren ein Ultraschallsender (24) und ein Empfänger (25) des Ultraschalls verwendet wird, aus dem ein die seitliche Lage des zu führenden Tuches (W) indizierendes Steuerungssignal (a) erhältlich ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sender (24) und Empfänger (25) des Ultraschalls, zweckmäßig symmetrisch, in der Nähe des Randes (R) des zu führenden Tuches (W) auf dessen einander entgegengesetzten Seiten angeordnet sind derart, daß der Ultraschallempfänger (24) hauptsächlich den am Rande (R) des Tuches (W) vorbeigehenden Ultraschallkegel (U_L) empfängt (Fig. 3).

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sender (27) und Empfänger (28) auf derselben Seite des zu führenden Tuches (W) in der Nähe von dessen Rand (R) angeordnet sind derart, daß der Empfänger (28) hauptsächlich den vom Sender (27) gesendeten und vom Randbereich (R) des Tuches (W) reflektierten Ultraschallkegel (UjJ empfängt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem genannten Signal (a) ein geschlossenes Regelungssystem (21, 22, 23, 14) gesteuert wird, mit dem die seitliche Lage des zu führenden Tuches (W) beeinflußt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Führung des Tuches (W) durch Regelung der Lage eines oder beider Lagerträger der das Tuch (W) führenden Leitwalze (10) mit Hilfe einer Antriebsvorrichtung (14), wie z. B. Membranmotor oder dergleichen, erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verfahren ein Polyvinylidenfluorid-Geber oder ein anderer entsprechender aus einer piezoelek-

trischen Membrane hergestellter Geber verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Verfahren verwendete Ultraschallfrequenz in der Größenordnung von f = 0,5 MHz liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verfahren ein Geber, zweckmäßig piezoelektrischer Geber, der entweder sich in bestimmten Abständen wiederholende Ultraschallimpulse oder ununterbrochen Ultraschall abgibt, verwendet wird,, der dabei zweckmäßig in einem Abstand von ca. 20-50 mm von der Ebene des zu führenden Tuches in Nähe dessen einen Randes (R) angeordnet ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden einander gegenüberliegenden Rand-Bereichen des zu führenden Tuches und/oder der Papierbahn Ultraschallgeber angebracht sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verfahren die in Querrichtung verlaufende Breifee des Tuches und/oder der Papierbahn und/oder die quer verlaufende Spannung des Tuches gemessen und/oder überwacht wird und daß zu diesem Zweck aus den an beiden einander gegenüberliegenden Rändern der zu überwachenden Bahn und/oder des Tuches angebrachten Ultraschallgebern Signale nach Meß-, Überwachungs- und/oder Regelungsvorrichtungen geleitet werden.