DE3517405A1 - Einrichtung zum regeln des biegeausgleichs einer satinierpresse - Google Patents

Description

dr. ing. HANS UICBTI * - .·.. ■

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DIPL-PHYS.DR.RER.NAT. JOST LEMPERT tel.:(0721)4851i

7668/85 Le 13. Mai 1985

OY WÄRTSILÄ AB
Pitkänsillanranta 1
00530 Helsinki 53
Finnland

Einrichtung zum Regeln des Biegeausgleichs einer Satinierpresse

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln des Biegeausgleichs einer Mehrfach-Satinierpresse eines Walzkalanders zum Glätten einer endlosen, dünnen Bahn, wie z. B. einer Papierbahn, wobei die Presse eine obere Ausgleichswalze, eine untere Ausgleichswalze und zumindest eine zwischen diesen oberen und unteren Walzen angeordneten Druckwalze aufweist, mit einem Regelkreis für den Anpreßdruck, einem Ausgleichskreis für die obere Walze sowie einem Ausgleichskreis für die untere Walze.

Eine derartige Regelungseinrichtung ist insbesondere zum Einsatz bei Mehrfach-Satinierpressen eines Walzkalanders zum Glätten einer endlosen, dünnen Bahn, wie z. B. einer Papierbahn, geeignet. In einer zu diesem Zweck ausgelegten Presse sind in der Regel mehrere verschiedene Walzen in einer Vertikalebene übereinander angeordnet, wobei die oberste und die unterste Walze biegekompensierte Walzen sind. Um den durch die Schwerkraft verursachten linien-

förmigen Anpreßdruck der Walzen zu erhöhen, verwendet man an den Enden der obersten Walze Kraftübertragungseinheiten, im allgemeinen Hydraulikzylinder, über die der Anpreßdruck geregelt wird. Die Hydraulik-Regelkreise zur Änderung der Biegung der obersten und der untersten Walze und zum Einstellen der Belastung sind jedoch voneinander getrennt.

Die Papierbahn wird in einer Satinierpresse dadurch geglättet, daß. die Bahn von oben nach unten durch die Walzspalte gepreßt wird. Der linienförmige Anpreßdruck nimmt infolge des Gewichtes der Walzen nach unten hin zu. Um den 1inienförmigen Anpreßdruck über den von der Schwerkraft verursachten Druck zu erhöhen, sind für die Erzeugung und Einstellung der Last an den Enden der obersten Walze Kraftübertragungseinheiten, im allgemeinen Hydraulikzylinder, vorgesehen.

Da die Walzen an beiden Wellenenden gestützt sind, biegen sich die äußeren Walzen des Walzenpaketes infolge der Last durch. Um die Außenfläche der Walzen gerade und den linienförmigen Anpreßdruck gleichmäßig zu halten, wurden für die äußeren Walzen Biegeausgleichswalzen verwendet. Diese Ausgleichswalzen gibt es in mehreren Bauarten unterschiedlicher Konstruktion. Dennoch ist die Regulierung der von dem linienförmigen Anpreßdruck hervorgerufenen Druchbiegung eine gemeinsame Eigenschaft dieser Walzen, wobei die Regulierung durch Einstellen des Druckes im Hydrauliksystem zwischen der feststehenden Welle und dem sich drehenden Walzenmantel vorgenommen wird. Dieser Druck wirkt entweder indirekt über bewegliche Glieder oder direkt auf den Mantel, hält ihn gerade und überträgt die Last auf die nachgiebige, durchgebogene Welle. In der Regel kann die Durchbiegung des Mantels und der Welle während des Betriebs der Satinierpresse nicht gemessen werden, wobei es jedoch für jede Ausgleichswalze vorherbestimmte spezielle Einstel !werte gibt, die vom 1inienförmigen Anpreßdruck abhängen.

Beim Anfahren oder Abstellen einer Mehrfach-Satinierpresse sowie bei einem Papierriß stehen die Walzen entweder miteinander in Berührung oder sind durch vertikale Verschiebung der untersten Walze voneinander getrennt. Das Ziel der Trennung sind die Weichmantelwalzen des Walzenpaketes vor Beschädigung durch einen Riß der Papierbahn zu schützen. Während des Betriebes einer Satinierpresse kommt es öfter vor, daß sich die mit der obersten Walze verbundene Last ändert. Aufgrund dieser Änderung biegt sich speziell der Mantel aer obersten Ausgleichswalze durch, da die Hydraulikschaltungen für den Ausgleich und für die Lasteinstellung unterschiedlich schnell arbeiten. Eine Lösung dieses Problems sieht vor, daß die Schaltungsoperationen miteinander verbunden sin.d, so daß bei einer Laständerung die Information dieser Änderung an den Ausgleichschaltkreis weitergeleitet wird, um dort eine entsprechende Änderung hervorzurufen. Der Ausgleichschaltkreis arbeitet jedoch träger als der einfacher aufgebaute Schaltkreis für die Lasteinstellung, und es stellen sich deshalb kurzzeitig ungünstige Druckdifferenzen des 1inienförmigen Anpreßdrucks innerhalb des Walzspaltes ein, und daraufhin treten besonders bei Weichmantelwalzen Oberflächenvertiefungen und Durchmesseränderungen auf. Woraufhin die Walzen zwecks Reparatur ersetzt werden müssen.

Im allgemeinen sind die Hydraulikzylinder, die den Anpreßdruck erzeugen, miteinander verbunden und mit demselben Hydraulikdruck beaufschlagt. Die Effektivität der Steuerung der Belastung kann weiterhin dadurch gesteigert-werden, daß ein gesonderter Regelkreis an die beiden den Anpreßdruck erzeugende Zylinder angeschlossen wird sowie durch Verwendung von Gewichtsmeßelementen gemäß der finnischen Patentanmeldung 810 466 an den Enden beider, der obersten und der untersten Welle sowie dadurch, daß die Einstellung des Linien-Anpreßdrucks im obersten und untersten Walzenspalt derart von einem Steuerkreis vorgenommen wird, daß der Anpreßdruck den gewünschten Glättegrad des Papiers

entspricht.

Gemäß der finnischen Patentanmeldung 833 307 ist zwischen dem Anpreßdruck-Schaltkreis und Ausgleichschaltkreis der Ausgleichswalzen eine Verbindung vorgesehen, die derart ausgestaltet ist, daß in Verbindung mit einer Änderung des Sollwertes des Anpreßdrucks diese Änderung des Anpreßdrucks verzögert wird, so daß diese Änderung in einem geeigneten Verhältnis zur Regelgeschwindigkeit der Ausgleichswelle steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch kurzzeitige Differenzen des Anpreßdruckes durch Weiterentwicklung der Regelungseinheit nach der finnischen Patentanmeldung 833 zuverlässig auszuschließen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß beide Ausgleichskreise über erste Rückleitungen an einen Regelkreis angeschlossen sind, der so ausgebildet ist,daß er das sich am langsamsten ändernde Signal der ersten Rückleitungen auswählt und die Walze, deren Ausgleich sich am schnellsten ändert, abbremst, ein Teil des Regelkreises für den Anpreßdruck, der auf die untere Walze einwirkt, über eine zweite Rückleitung einerseits mit dem Ausgleichskreis für die untere Rolle und andererseits mit einem Teil des Regelkreises für den An.preßdruck, der auf die obere Welle einwirkt, verbunden ist und der Teil des Regelkreises für den Anpreßdruck, der auf die obere Walze einwirkt, über eine Rückleitung mit dem Ausgleichskreis für die obere Walze verbunden ist. Das Steuersystem ist also in drei Teile unterteil t , näml i ch

1. einen Ausgleichschaltkreis für die obere Walze, der über den Hydraulikdruck für den Anpreßdruck angesteuert wird.

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2. einen Ausgleichschaltkreis für die untere Walze, der über Lastaufnehmer, die das Walzenpaket wiegen, angesteuert wird und

3. einen Regelkreis für den Anpreßdruck, der gleichfalls über Lastaufnehmer angesteuert wird.

Diese drei Regelkreise sind derart zusammengeschaltet, daß sie ein gemeinsames Rückkupplungssystem bilden, wodurch ihre Arbeitsgänge synchronisiert werden, d. h. die Regel geschwindigkeit des gesamten Regelkreises entspricht der Geschwindigkeit der langsamsten Einheit des Kreises.

Das System beinhaltet Lastaufnehmer, die den 1inienförmigen Druck im untersten Walzenspalt messen sowie ein elektrisches Meß- und Regelsystem. Mit Hilfe des Systems kann jederzeit im untersten Walzenspalt ein gewünschter 1inienförmiger Druck aufrechterhalten werden, ungeachtet der Durchmesser und Reibungsunterschiede der Papierwalzen. Vom Steuerpult aus wird nicht der Hydraulikdruck, sondern direkt der linienförmige Druck vorgegeben. Dadurch werden außerdem Ablesefehler eingeschränkt.

Das System ist mit der elektrischen Regelung der Ausgleichswalzen zusammengeschaltet, wodurch folgende Vorteile erzielt werden:

- Die laufenden Istwerte werden geregelt.

- Der Druck auf die unterste Walze wird gemäß dem tatsächlichen 1inienförmigen Anpreßdruck geregelt (die Walze hat dadurch in jedem Belastungszustand eine genauereForm.

- Der Walzkalander wird immer auf dieselbe Art belastet, wodurch sowohl eine bessere Papierqualität, als auch gleichbleibende laufende Werte erzielt werden.

-Der elektrische Regelkreis arbeitet'genauer und ragiert schneller auf Änderungen.

- Störungen von außen haben einen geringeren Einfluß als bei Pneumo-Hydrauliksystemen.

- Die genaue Form der Balligkeit der oberen Walze wird gemäß dem Druck der zusätzlichen Last geregelt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur:

ein Blockschaltbild der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Ein Regelkreis für den Anpreßdruck weist Hydraulikzylinder und 21, elektronische Hydraulikregler D mit einem Regelgerät 1 sowie Lastaufnehmer 25 und 26 mit einer Meßelektronik A auf.

Ein Ausgleichschaltkreis für die obere Walze 22 weist einen elektronischen Ausgleichsregler E, ein Regelgerät 2 sowie Steuersignalleitungen 18, 19 für die Führungsgröße auf.

Ein Ausgleichschaltkreis für die untere Walze 24 weist ebenfalls elektronische Ausgleichsregler F, ein Regelgerät sowie Steuersignal1 eitungen 29, 31 für die Führungsgröße auf.

Neben Anzeigen für Istwerte und Sollwerte haben die Regelkreise 1, 2 und 3 a
den Biegeausgleich.

kreise 1, 2 und 3 auch Feineinstellungen (- 0,5 bar) für

Die folgende Funktionsbeschreibung bezieht sich auf einen Zustand, bei dem die Walzen aneinander anliegen und zusätzlich eine. Last (Anpreßdruck) erfahren. Ändert sich der Anpreßdruck, so führt das Regelgerät 1 eine stufenweise Änderung des Sollwertes durch. Ein Schaltkreis C erhält über eine Leitung 4 ein entsprechendes Signal, das an den Hydraulik.regler D weitergegeben wird. Bevor das Signal im Regler D ankommt, erreicht es den Ausgleichsregler E über

die Leitung 19 und den Ausgleichsregler F über die Leitung 31 und initiiert den Ausgleich in den Ausgleichsreglern E, F für die obere und für die untere Walze 22, 24 (im oberen und unteren Regler).

Eine Information über den Beginn des Ausgleichs wird über Leitungen 12 und 13 in einero Schaltkreis B gespeichert.

Aus den Signalen über die Leitungen 12 und 13 wählt der Schaltkreis B das sich am langsamsten ändernde Signal an und startet über Schaltkreis C ein Abbremsen der schneller ausgleichenden Walze und übermittelt über den Schaltkreis C in gleicher Weise die Änderung der Informationen für die Zusatzlast an den Hydraul ikkrei s D.Das Ziel dieses Verfahrens ist die Synchronisation aller drei Steuerkreise, so daß sie mit der Geschwindigkeit des langsamsten Kreises arbeiten.

Sobald der Sollwert der Zusatzlast den Hydraulikkreis D erreicht und der Kreis gerade eingeregelt ist, empfängt D das Istwertsignal der 'Lastaufnehmer 25 und 26 über einen Schaltkreis A und eine Leitung 30.

Sobald der obere Ausgleichsregler E eingeregelt ist, empfängt er den Sollwert über die Leitungen 18 und 19 und den Schaltkreis C. Der Schaltkreis C berücksichtigt das vom Schaltkreis B kommende Signal (10) und reduziert auf dessen Grundlage,falls notwendig , die Änderungsrate des Sollwertes des Ausgleichsreglers E über den Ausgang 17 des Ausgleichsreglers E wird der Ausgleich erhöht oder vermindert. Der Ausgleichsregler E erhält die für den Ausgleich erforderlichen Istwertsignale über eine Leitung 16.

Sobald der untere Ausgleichsregler F eingeregelt ist, empfängt er den Sollwert über die Leitungen 29 und 31 und den Schaltkreis C. Der Schaltkreis C berücksichtigt wiederum das vom Schaltkreis B kommende Signal (10) und reduziert auf dieser Basis, falls notwendig, die Änderungsrate des Sollwertes des Schaltkreises F. über den Ausgang 28 des Ausgl eichsregl ers F

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wird der Ausgleich erhöht oder vermindert. Der Ausgleichsregler F erhält die für den Ausgleich erforderlichen Istwertsignale über eine Leitung 27.

Die Aufgabe der Leitungen 6 und 8 ist,zusammen mit dem Schaltkreis B, dafür zu sorgen, daß bei Durchführung einer Feineinstellung des oberen oder unteren Ausgleichsreglers die Regelung der Zusatzlast nicht beeinflußt wird.

Die Schaltkreise A, B, C, D, E und F sind in an sich bekannter Weise programmierbar, so daß z. B. allen Kombinationsmöglichkeiten von Walzen automatisch Rechnung getragen wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Einrichtung zum Regeln des Biegeausgleichs einer Mehrfach-Satinierpresse (22 - 24) eines Walzkalanders zum Glätten einer endlosen, dünnen Bahn, wie z. B. einer Papierbahn, wobei die Presse eine obere Ausgleichswalze (22), eine untere Ausgleichswalze (24) und zumindest eine zwischen diesen oberen und unteren Walzen angeordneten Druckwalze (23) aufweist, mit

   - einem Regelkreis für den Anpreßdruck (B, C, D, 11, 14, 15; A, 29, 30)

   -.einem Ausgleichskreis (E, 16, 17) für die obere Walze (22) sowie

   - einem Ausgleichskreis (F, 27, 28) für die untere Walze (24), dadurch gekennzeichnet,daß

   - beide Ausgleichskreise (E, 16, 17 und F, 27, 28) über erste Rückleitungen (12 und 13) an einen Regelkreis (B) angeschlossen sind, der so ausgebildet ist, daß er das sich am langsamsten ändernde Signal der ersten Rückleitungen (12, 13) auswählt und die Walze (22 oder 24), deren Ausgleich sich am schnellsten ändert, abbremst,

   - ein Teil (A, 29, 30) des Regelkreises (B, C, D, 11, 14, 15; A-, 29, 30) für den Anpreßdruck, der auf die untere

   Walze (24) einwirkt, über eine zweite Rückleitung (29, 30, 31) einerseits mit dem Ausgleichskreis (F) für die untere Rolle und andererseits mit einem Teil (D) des Regelkreises für den Anpreßdruck, der auf die obere Welle einwirkt, verbunden ist und

   der Teil (D) des Regelkreises (B, C, D, 11, 14, 15; A, 29, 30) für den Anpreßdruck,der auf die obere Walze (22) einwirkt, über eine Rückleitung (18, 19) mit dem Ausgleichskreis (E) für die obere Walze (22) verbunden ist.