DE3728046C2

DE3728046C2 - Verfahren zum Kompensieren der Durchbiegung des Lippenbalkens einer Papiermaschine und eine in dem Verfahren angewendete Vorrichtung

Info

Publication number: DE3728046C2
Application number: DE3728046A
Authority: DE
Inventors: Markku Lyytinen
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Paper Machinery Inc
Priority date: 1986-08-26
Filing date: 1987-08-22
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2007-08-23
Also published as: FI863458A0; DE3728046A1; CA1308288C; SE8703265D0; FI863458A; FI80488B; FI80488C; US4832794A; SE8703265L; SE467112B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kompensieren der Durchbiegung des Lippenbalkens einer Papiermaschi ne, wobei der Papierstoff beim Strömen aus dem Lippen spalt die untere Fläche des Lippenbalkens belastet. Die Erfindung betrifft außerdem eine verfahrensgemäße Vorrichtung.

Als Hintergrund der Erfindung wird hingewiesen auf die Patentschrift der Anmelderin FI-Nr. 50 156 (entspr. US-PS Nr. 4,008,123), in der die Belastung eines Stoffauflauf-Vorderwandbalkens einer Papier- oder ähn lichen Maschine und eine speziell zum Kompensieren der Temperaturdurchbiegung dienende Unterstützung be schrieben wird, bei der der Vorderwandbalken minde stens an zwei Stellen, zweckmäßig an den sog. Bessel- Punkten am Hauptbalken des Stoffauflaufs, abgestützt wird. Nach diesem FI-Patent sind zur Kompensation der genannten Belastung des Vorderwandbalkens und der durch die Temperaturdifferenz zwischen Innenseite und Außenseite verursachten Durchbiegung des genannten Vorderwandbalkens regelbare Kraftvorrichtungen an den Enden des Vorderwandbalkens angebracht. Obwohl mit der im FI-Patent 50 156 vorgestellten Lösung die Durchbie gungen des Oberlippenbalkens bedeutend verringert wer den können im Vergleich zu der Situation, bei der der Balken nur an seinen sog. Bessel-Punkten abgestützt wäre, läßt sich mit dieser Ausführung jedoch in der Praxis kein ausreichend gleichmäßiger Lippenspalt er reichen.

Dabei sind jedoch insbesondere die aufwendigen mecha nischen Mittel zur Kompensation der Temperaturdiffe renz des Lippenbalkens, nämlich die senkrecht zur Längsrichtung des Balkens verlaufende Kraft, nachtei lig.

Aus der DE 34 25 845 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Randabdichtung der Oberlippe eines Stoffauflaufs für Papier- oder Kartonmaschinen an der sie begrenzenden Seitenwand bekannt. Dabei wird bei einer Messung des Luftspaltes zwischen der Oberlippe und der Seitenwand der erfaßte Meßwert in ein elektri sches Signal umgewandelt, was zu einer Veränderung des Luftspaltes führt. Die zugehörige Vorrichtung weist einen Luftspalt-Transformator auf, der als Ab standssensor über einen Regelkreis auf eine an den En den der Oberlippe Heizeinrichtung einwirkt, die die Verlängerung der Oberlippe durch thermische Ausdehnung bewirkt.

Dadurch sollen Dichtungstoleranzen ständig ausgegli chen werden können, so daß weder positive noch negati ve Toleranzen auftreten können.

Des weiteren beschreibt die DE-OS 21 02 447 eine Pa piermaschine mit einem Stoffauflaufkasten, einer Brustwalze, einem um die Brustwalze herumgeführten Langsieb, einer oberen mit dem Stoffauflaufkasten ver bundenen und sich über die Brustwalze und das Langsieb sich erstreckenden oberen Spaltlippe, mit einem die Brustwalze drehbar lagernden Rahmen und mit einem der oberen Spaltlippe zugeordneten Bezugsabschnitt des Rahmens. Dabei ist zwischen dem der oberen Spaltlippe zugeordneten Bezugsabschnitt des Rahmens und der obe ren Spaltlippe eine mit Druck beaufschlagbare elasti sche Kammer angeordnet, über die die Spitze der oberen Spaltlippe bezüglich der Brustwalze einstellbar ist.

Durch diese Maßnahmen soll es möglich sein, die Lage und den Abstand einer Staueinrichtung am Austritts spalt des Stoffauflaufkastens bezüglich des darunter vorbeilaufenden Langsiebes mit Hilfe einer Druckmittel betätigten Steuereinrichtung zwangsläufig und genau einstellbar zu machen.

Als Hintergrund der die Erfindung betreffenden Technik wird außerdem auf die FI-Anmeldung Nr. 8 24 439 hinge wiesen, in der Gegenstand der Erfindung eine Anordnung zur Unterstützung der Oberlippenkonstruktion des Stoffauflaufs einer Papiermaschine ist, mit deren Hil fe die Formänderungen der Oberlippe kompensiert werden derart, daß der Lippenspalt des Stoffauflaufs in Quer richtung zur Papiermaschine eine möglichst konstante Breite oder ein bestimmtes Profil hält.

In genannter FI-Anmeldung wird als neu angesehen, daß der Oberlippenbalken am Hauptbalken oder dergleichen mit einer Reihe von mechanischen Antriebsvorrichtungen abgestützt wird, die aus mehreren in Querrichtung hin tereinander liegenden Antriebsvorrichtungen bestehen, und daß an genannten Antriebsvorrichtungen Stellungs geber angebracht sind, die die an jedem einzelnen An triebselement auftretende Stellungsänderung des Ober lippenbalkens messen, und daß genannte Stellungsgeber an einen Regelkreis geschaltet sind, mit dem über Re gelvorrichtungen, wie z. B. Hydraulikventile, die ge nannte Antriebsvorrichtungsreihe gesteuert wird.

Der Lippenspalt des Stoffauflaufs, aus dem die Stoff suspension auf das Bildungssieb oder in das Bildungs maul ausströmt, wird in an sich bekannter Weise mit der Lippenleiste feinreguliert, die mit mehreren pa rallelen Regulierspindeln verbunden ist. Mit diesen Regulierspindeln wird die Lippenleiste gebogen derart, daß das Dickenprofil des Lippenstrahles seinem Zweck entspricht, d. h. im allgemeinen möglichst gleichmäßig ist. Damit die Regelung der Lippenspindel möglichst einfach ist, ist die Lippenleiste beweglich an ihrer Gegenfläche gelagert, im allgemeinen an der Vorderwand des Oberlippenbalkens des Stoffauflaufs.

Die Druckbelastung der Stoffsuspension ist von der Pa piermaschinengeschwindigkeit abhängig. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, mit deren Hilfe die durch Druckschwankungen in der Strömung der Stoffsuspension verursachten Formänderun gen des Lippenspaltes mit genügend großer Genauigkeit und Schnelligkeit beherrscht werden können.

Für das erfindungsgemäße Verfahren sind die in An spruch 1 genannten Merkmale charakteristisch.

Für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kompensieren der Durchbiegung im Lippenbalken sind die in Anspruch 8 genannten Merkmale charakteristisch.

Erfindungsgemäß wird die von der Belastung verursachte Durchbiegung des Oberbalkens durch Herbeiführen einer Temperaturdifferenz am Oberlippenbalken zwischen den Ober- und Unterkanten des Balkens kompensiert, wobei die Temperaturdifferenz am Ober- und Unterteil des Balkens verschieden große Wärmedehnung erzeugt und der Balken in entgegengesetzter Richtung wie durch die Be lastung gebogen wird. Dadurch kann der Lippenspalt zwischen dem Oberlippenbalken und dem Unterlippenbal ken mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der ver fahrensgemäßen Vorrichtung über die ganze Lippenbal kenlänge möglichst konstant gehalten werden. In der erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung können außer dem noch zum Ausgleichen von kleinen Lippenspaltabwei chungen Staulatten oder andere ähnliche an sich be kannte Vorrichtungen verwendet werden.

Erfindungsgemäß wird die Temperaturdifferenz am Lip penbalken durch Einbringen einer bestimmten Wärmeener gie in das Oberteil des Lippenbalkens erzeugt. Erfin dungsgemäß wird die Temperatur sowohl im Ober- als auch im Unterteil des Lippenbalkens gemessen sowie ein Temperaturdifferenzsignal in der oder für die Hei zungssteuerungsvorrichtung gebildet. Mit Hilfe des Temperaturdifferenzsignals sowie damit der Tempe raturdifferenzdaten sowie auch der Belastungsdaten des Oberlippenbalkens wird die dem Balken zugeführte Wär meenergie geregelt.

Der Oberlippenbalken ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, daß er mehrere Segmente hat, denen ver schieden große Energiemengen zugeführt werden. Damit kann das Gegenbiegungsprofil des Balkens erfindungsge mäß in gewünschter Weise und ausdrücklich derart aus geführt werden, daß dieses Profil dem Belastungsprofil entspricht, aber entgegengesetzt verläuft.

Erfindungsgemäß wird die Wärmeenergie über einen Heizwiderstand in das Wärmemedium, vorteilhaft Wasser, gebracht, von dem aus die betreffende Energie aus drücklich in die Oberkonstruktion des Lippenbalkens übertragen wird.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf ei nige in den Figuren der beigefügten Zeichnungen darge stellte vorteilhafte Ausführungsbeispiele, auf deren Einzelheiten die Erfindung jedoch nicht eng begrenzt ist, ausführlich beschrieben.

Fig. 1 wird mit durchgezogener Linie die Elasti zitätslinie des Balkens vor Auswirkung der Gewichtslast auf den Balken und gestri chelt die durch die Drucklast verursachte Durchbiegung am Oberlippenbalken darge stellt.

Fig. 2 sind schematisch die auf den Lippenbalken wirkenden Belastungskomponenten sowie schematisch das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtungsanordnung gezeigt.

Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung von der Seite gesehen und der Balken im Quer schnitt gezeigt.

Fig. 4 ist eine zweite Heizsegmentanordnung am Oberlippenbalken im Schnitt gezeigt.

Fig. 5 sind die Symbole der Berechnungsformeln verdeutlicht.

Fig. 5A ist die Seitenansicht einer Balken konstruktion unter Belastung dargestellt.

Fig. 5B zeigt den Balken nach Fig. 5A im Quer schnitt und in Richtung der Pfeile 1-1 nach Fig. 5A gesehen.

Fig. 6 und 7 sind die Ergebnisse eines Berech nungsbeispiels grafisch dargestellt.

Fig. 6 ist die Veränderung des Lippenspaltprofils in Lippenspaltbreite dargestellt, wenn die durch Druckbelastung verursachte Änderung mit einer Temperaturdifferenz kompensiert wird, die in Längsrichtung des Balkens konstant ist. In der Figur ist auch die betreffende Kompensationstemperaturdiffe renz dargestellt.

Fig. 7 ist die für das Geradehalten des Lippen spaltprofils nötige Temperaturverteilung für eine Lippenbalkenkonstruktion nach Fig. 5A und 5b und Druckbelastung bei Ver wendung von mehreren in Lippenbalkenlänge vorhandenen Temperatursegmenten darge stellt.

In Fig. 1 ist die durch Druckbelastung verursachte Durchbiegung im Oberlippenbalken dargestellt. Bei Be zeichnung der Gesamtlänge des Balkens mit dem Buchsta ben l, stellt sich bei gleichmäßig verteilter Druck last, die über die ganze Strecke des Balkens reicht und auf der ganzen Balkenlänge gleich groß ist, die Maximaldurchbiegung in der Mitte des Balkens ein. An dieser Stelle hat der Biegeradius des Balkens jedoch seinen Minimalwert und dementsprechend liegt sein Ma ximalwert an den beiden Enden der Balkenkonstruktion. Für die Durchbiegung erhält man die Formel

In der Formel ist F_p die auf den Balken gerichtete Drucklast, l die Balkenlänge, E der Elastizitätsmodul, I das Trägheitsmoment des Balkens und x die Veränder liche, die die Entfernung der Stelle vom Balkenende angibt. Die Formel gibt für jeden Punkt x die Balken durchbiegung an.

Erfindungsgemäß wird die von der Drucklast des Massen stroms des Lippenkanals verursachte Durchbiegung des Balkens kompensiert derart, daß eine Temperaturdiffe renz zwischen Ober- und Unterkante des Balkens herge stellt wird. Wird der Balken unterschiedlichen Tempe raturen an Ober- und Unterkante ausgesetzt, ergeben sich an den betreffenden Balkenteilen auch verschieden große Wärmedehnungen, als deren Folge sich der Balken verbiegt. Bei Einbringung von höherer Temperatur in den unteren Teil des Balkens ist der betreffende Un terteil bestrebt, sich mehr auszudehnen als der Ober teil des Balkens, wobei die betreffende Temperaturdif ferenz im Balken eine bezüglich der Belastung entge gengesetzte Durchbiegung verursacht. Somit erfolgt ei ne Kompensation der durch die Belastung hervorgerufe nen Durchbiegung. Die betreffende Temperaturdifferenz erzeugt eine Kompensationsbiegung, die der von der Last hervorgerufenen Durchbiegung entgegengesetzt ge richtet ist.

Wenn die Temperaturdifferenz zwischen Ober- und Unter kante in Maschinenbreite konstant gewählt wird, ist der Balken bestrebt, einen Bogen mit konstantem Radius zu bilden. Durch richtige Wahl der Temperaturdifferenz ist möglich, durch Balkendurchbiegungen verursachte Lippenspaltveränderungen sehr genau zu kompensieren. Das Endergebnis ist jedoch nicht fehlerfrei, denn mit betreffender Regelung wird nicht die Form der durch den Druck verursachten Durchbiegung erreicht.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Ober- und Unter teil des Balkens derart geregelt, daß sie in Maschi nenbreite und damit über die Länge des Lippenbalkens variabel ist. Mit der betreffenden erfindungsgemäßen Regelung ist möglich, eine in der Form der druckbe dingten Durchbiegung entsprechende aber entgegenge setzt gerichtete Biegung zu erzielen, mit der das Lip penspaltprofil gerade bleibt.

In Fig. 2 ist schematisch ein Lippenbalken von der Seite her gesehen in belastetem Zustand gezeigt. Mit T₁ ist die Raumtemperatur bezeichnet, die ca. 25°C be trägt, und die Temperatur der Stoffsuspension trägt die Bezeichnung T₂, die zwischen 35 und 60°C variiert. Damit erhält die Unterkante des Balkens eine höhere Temperatur als die Balkenoberkante. Die Stoffsuspensi on verursacht an der Unterkante des Balkens eine Druckbelastung, die bestrebt ist, den Balken, wie in Fig. 1 gezeigt, zum Bogen zu biegen. Weil aber die Un terkante des Balkens aufgrund der Wirkung der von der Stoffsuspension übergegangenen Wärmeenergie eine höhe re Temperatur erhält als die an die Raumtemperatur grenzende Oberkante des Balkens, biegt sich der Balken in entgegengesetzter Richtung zum Bogen und dabei er folgt eine Kompensation der betreffenden durch Druck last verursachten Durchbiegung. Um die richtige Kom pensation der durch Drucklast verursachten Durchbie gung zu erzielen, muß zwischen Ober- und Unterkante des Balkens eine im voraus festgelegte Temperaturdif ferenz bestimmter Größe erzeugt werden. Der Papier stoff übt beim Durchfließen zwischen Ober- und Unter lippe Druck auf den Oberbalken aus, die betreffende Druckbelastung ist F_p = p × A, in der p der Druck des Massenstromes und A die an den Massenstrom des Lippen balkens grenzende Fläche ist. Der Lippenbalken ist an seinen Enden abgestützt und die von der Last hervorge rufenen Stützreaktionen an beiden Enden sind mit Buch staben F_t bezeichnet. Zur Erzielung einer möglichst genauen Durchbiegungskompensation hat der Lippenbalken in Längsrichtung, wie in Fig. 2 schematisch darge stellt, drei Heizsegmente 15a, 15b und 15c. In der Mitte ist eine größere Temperaturdifferenz zwischen Ober- und Unterkante des Balkens nötig, um die im Mit telbereich herrschende Durchbiegung mit kleinerem Ra dius zu kompensieren. Dementsprechend ist in den Rand segmenten 15a und 15b des Lippenbalkens eine kleinere Temperaturdifferenz zwischen Ober- und Unterteil des Balkens nötig, weil der Durchbiegungskompensationsbe darf kleiner ist. Die Mitte in Längsrichtung des Bal kens ist durch den Buchstaben K gekennzeichnet.

In Fig. 3 ist der Querschnitt eines Lippenbalkens 10 gezeigt. In der Abbildung ist ein Heizsegment 15 dar gestellt, das aus einem Mediumraum 16 besteht, in den ein Heizelement 17 eingebaut ist. Der Mediumraum 16 besteht vorteilhaft aus einer Flüssigkeit, zweckmäßig Wasser 18. Der Mediumraum 16 ist derart angeordnet, daß er sich an der Oberkante des Lippenbalkens 10 be findet. Der Lippenbalken 10 ist vorteilhaft ein Hohl balken. Zwischen den Seitenplatten 11, 12 des Balkens sowie zwischen den Boden- und Deckplatten 13 und 14 verbleibt ein zentraler Hohlraum 19. Zwischen den Sei tenplatten 11 und 12 des Balkens ist eine den zentra len Raum 19 begrenzende Verbindungsplatte 20 ange bracht, womit der Mediumraum 16 in dem zwischen der Verbindungsplatte 20 sowie den Seitenplattenteilen 11 und 12 sowie der Deckplatte 14 verbleibenden Raum ge bildet wird.

Der Papierstoff, der in Fig. 3 mit dem Buchstaben M bezeichnet ist, ist derart angeordnet, daß er durch den zwischen Oberlippenbalken 10 sowie Unterlippe 21 vorhandenen Spalt fließt, der mit dem Buchstaben c be zeichnet ist. Dieser Spalt ist für die Papierqualität bedeutend besonders deshalb, daß dieser betreffende Spalt bezüglich seiner Größe über die Balkenlänge mög lichst konstant gehalten wird.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrich tungsanordnung wird die Temperaturdifferenz zwischen Unter- und Oberkante des Balkens gemessen.

Einer der Temperaturfühler 22 ist vorteilhaft im In nenraum 19 des Balkens 10 und vorteilhaft in Nähe der Bodenplatte 13 und zweckmäßig an dieser oder an deren Oberfläche angebracht. Der andere Temperaturfühler 23 ist nahe der Deckplatte 14 und zweckmäßig an deren oberer Fläche angebracht. Vom Temperaturfühler 22 wer den über den Anschluß 24 Temperaturdaten zur Tempera turdifferenzrechner 26 geleitet und dementsprechend werden vom Temperaturfühler 23 über den Anschluß 25 Daten zum Temperaturdifferenzrechner 26 geleitet, die die Differenz zwischen den mit den Temperaturfühlern 22 und 23 gemessenen Temperaturen angibt. Das Meßdif ferenzsignal wird über eine Signalverbindung 27 in die Heizungssteuerungsvorrichtung 30 übertragen. In die betreffende Steuerungsvorrichtung 30 wird außer dem betreffenden Temperaturdifferenzsignal über eine Ver bindung 28 noch ein die Belastung des Balkens 10 ange bendes Signal gegeben. Die Belastungsgröße des Balkens 10 wird mit einem Druckfühler 29 aus dem Papierstoff M gemessen und die Daten werden entweder direkt in die Heizungssteuerungsvorrichtung 30 übertragen, die aus geführt ist, das vom Fühler 29 übertragene Signal di rekt weiter zu bearbeiten und aufzubereiten, oder das betreffende Signal wird vom Fühler 29 über eine Zwi scheneinheit 28C geleitet, die die Meßsignale der Fühlergrößen direkt in die von der Heizungssteuerungs vorrichtung 30 benötigte Informationsform umformt. Das erforderliche ΔT-Profil, d. h. Heizdifferenzprofil läßt sich für jede Drucklast einzeln berechnen, die wiederum von der Geschwindigkeit des zum Fließen ge brachten Stoffes abhängig ist. Durch Regelung der Lei stung des Heizwiderstandes, Messung der vom Papier stoffstrom an der Unterseite des Lippenbalkens 10 ver ursachten Kraft und von ΔT wird eine möglichst genaue Kompensation erreicht. Die Heizungssteuerungsvorrich tung 30 ist ausgeführt, eine Wärmeleistung gewünschter Größe für den Heizwiderstand 17 oder eine ähnliche Wärmeenergie erzeugende Vorrichtung und für jedes der Heizelemente 15a, 15b, 15c herzustellen. Die durch die Belastung auf den Lippenbalken verursachte Kraft kann z. B. mit einem Druckfühler aus dem Druck des Stoffstromes gemessen werden.

In Fig. 4 ist ein zweiter Lippenbalken 10 im Quer schnitt gezeigt. Bei dieser Ausführung sind zur Erzie lung der richtigen Temperaturdifferenz zwischen Ober- und Unterkante des Balkens an beiden Kanten des Bal kens eigene Heizsegmente 15e und 15f angebracht. Die Heizungssteuerungsvorrichtung 300 regelt in dieser Ausführung die Temperatur beider Heizsegmente 15e und 15f, d. h. die Energie, die den Heizelementen 17e und 17f zugeführt wird. Um die Temperaturdifferenz so kon stant wie möglich zu halten, ist zwischen dem Ober- und dem Unterteil des Balkens im Oberlippenbalken eine Wärmeübertragungsisolation angebracht, die mit Bezugs nummer 400 bezeichnet ist. Nach Darstellung von Fig. 4 kann die betreffende Isolation vorteilhaft aus einem Luftspalt gebildet werden, der unterhalb des Heizseg mentes 15f im Mittelbereich der Unterwand 130 des Heizsegmentes angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein Temperaturübergang verhindert, sowohl auf die Balken konstruktion als auch umgekehrt ein Temperaturübergang vom Heizelement 17f durch die Wand 130 auf den Stoffstrom, der die betreffende Wärmeenergie mit sich abführen würde. Es wird also nach Fig. 4 am Balken die richtige Durchbiegung hergestellt, indem sowohl das Element 15e als auch das Element 15f sowie die diesen zugeführte Wärmeenergie geregelt wird. Diese Regelung erfolgt mit der Heizungssteuerungsvorrichtung 300, die vom Druckfühler 29 die Belastungsdaten des Stoffstro mes und von den Temperaturfühlern 23 und 22 die Tempe raturdaten erhält.

In Fig. 5 sind Symbole für ein Berechnungsbeispiel verdeutlicht.

In Fig. 5A ist ein Oberlippenbalken in Seitenansicht gezeigt. Die Balkenlänge ist mit dem Buchstaben l be zeichnet. Die Balkenhöhe ist mit dem Buchstaben H be zeichnet. Die Endstützreaktion mit Ft. Der Druck des Lippenkanals ist mit dem Buchstaben p und die untere Fläche des Lippenbalkens mit A bezeichnet. Die Druck belastung ist F_p = p × A. Der Abstand vom Balkenende ist mit x bezeichnet.

In Fig. 5B ist ein Balkenquerschnitt gezeigt. Die Sei tenlänge ist L und die Höhe H.

v = 900 m/min
p = 112,5 kPa
l = 8000 mm
L = 700 mm
H = 1000 mm

Mit oben genannten Werten wurde eine Berechnung zur Bestimmung der richtigen Temperaturdifferenz zwischen Ober- und Unterkante des Balkens durchgeführt. Zur Be rechnung wurden folgende Formeln verwendet:
Zur Berechnung verwendete Formeln für Balken auf zwei Stützen an den Balkenenden.

Durchbiegung aus Drucklast f_x1

Elastizitätslinie

1. Ableitung der Elastizitätslinie
2. Ableitung
Bogenradius aus Drucklast
Nötige Temperaturdiffe renz für dieselbe Bogen förmigkeit
Max. Durchbiegung aus Drucklast
Bogenradius, bei dem Balkenmitte und -enden auf derselben Geraden liegen
F_p = Drucklast = p A
E = Elastizitätsmodul
I = Trägheitsmoment des Balkens
l = Balkenlänge
α = Wärmedehnungskoeffizient
H = Balkenhöhe

Es ergaben sich folgende Berechnungsergebnisse, die in Tabelle 1 zusammengetragen sind.

Tabelle 1

x Abstand des Berechnungspunktes vom Balkenende
f_x1 Durchbiegung aus Drucklast
f_x2 Durchbiegung bei bei gleichmäßiger Temperaturdif ferenzverteilung ausgeführter Kompensation ΔT = 13,9°C
Δb bleibender Lippenprofilfehler bei bei gleichmäßi ger Temperaturdifferenzverteilung ausgeführter Kompensation (Δb = f_x1 + f_x2)
R_x durch Drucklast verursachter Bogenradius
T_x Temperaturdifferenz, bei der das Lippenspaltpro fil fehlerfrei bleibt (Fig. 7).

In Fig. 6 ist grafisch die Änderung des Lippenspalt profils über der Lippenspaltlänge aufgetragen, wenn die durch Drucklast verursachte Veränderung bei einer Temperaturdifferenz kompensiert wird, die in Längs richtung des Balkens konstant ist, wobei die Tempera turdifferenz ΔT zwischen Ober- und Unterkante des Bal kens 13,9°C beträgt. Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die Balkenenden und die -mitte im wesentlichen auf derselben Gerade liegen, aber im Lippenspaltprofil verbleibt ein Fehler (Δb).

In Fig. 7 ist die zum Geradehalten des Lippenspaltpro fils erforderliche Temperaturverteilung grafisch auf tragen. Die über die Länge des Lippenbalkens nötige Temperaturdifferenz ΔT (ΔT = T_Unterkante - T_Oberkante) ist in Balkenlängsrichtung anders und in Fig. 7 sind die zur Kompensation der Drucklast nötigen Temperaturdif ferenzen, damit das Lippenspaltprofil gerade bleibt (entsprechend Tabelle 1), grafisch dargestellt. Aus der Kurve der Abbildung ist ersichtlich, daß die maxi male Temperaturdifferenz im Mittelbereich der Lippen balkenlänge gebraucht wird. Beim Betrieb gemäß Ausfüh rung nach Tabelle 1, d. h. bei entsprechender Dimensio nierung des Lippenbalkens sowie bei der Stoffgeschwin digkeit gemäß Tabelle beträgt die erforderliche Opti maltemperatur in Balkenmitte 16,73°C. In Nähe der Balkenenden, d. h. der Balkenstützpunkte, sind wesent lich kleinere Temperaturdifferenzen nötig. Z. B. bei der Lösung nach Tabelle 1 beträgt im Abstand 0,5 m vom Stützpunkt die Optimaltemperatur ca. 3,91°C. Erfin dungsgemäß erfolgt das Einbringen der betreffenden verschieden großen Temperaturdifferenzen in den Balken an dessen verschiedenen Stellen unter Verwendung meh rerer verschiedener Temperatursegmente auf der Balken länge. Eine sehr genaue Kompensation wird erreicht, indem der Balken zahlenmäßig in noch mehr Heizsegment bereiche aufgeteilt wird, wobei in jedes Segment ver schieden große Wärmeenergiemengen zur Erzeugung der gewünschten Temperaturdifferenzen an den betreffenden Stellen des Balkens gebracht werden.

Claims

1. Verfahren zum Kompensieren der Durchbiegung eines Lippenbalkens (10) einer Papiermaschine, wobei der Papierstoff (M) beim Strömen durch einen Lip penspalt (C) eine untere Fläche des Lippenbalkens (10) belastet, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) am Lippenbalken (10) wird zwischen einem Ober- und einem Unterteil des Lippenbalkens (10) eine Temperaturdifferenz (ΔT) herge stellt, wodurch
b) der Lippenbalken in eine Richtung entgegen setzt zu der durch die Belastung verursach ten Durchbiegung derart gebogen wird, daß die durch die Belastung verursachte Durchbie gung kompensiert wird; wobei
c) der Druck des durch den Lippenspalt (C) strömenden Papierstoffes (M) am Lippenspalt (C) oder in dessen Nähe gemessen wird, und
d) die Temperaturdifferenz (ΔT) zwischen dem Ober- und Unterteil des Lippenbalkens (10) in Abhängigkeit des gemessenen Druckes der art geregelt wird, daß über die Länge des Lippenbalkens (10) unterschiedliche Mengen thermischer Energie durch wenigstens ein Heizsegment (15) entlang der Länge des Lip penbalkens (10) an gewünschten Punkten auf gebracht werden; wobei
e) die thermische Energie zu dem wenigstens ei nen Heizsegment (15) unabhängig von einem anderen Heizsegment geführt wird, indem
f) die thermische Energie von einem Heizelement (17), das in einem Mediumraum (16) in dem Heizsegment (15) angeordnet ist, auf ein Wärme übertragendes Medium (18) übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Temperaturdifferenz (ΔT) eine Funktion der an der Unterkante des Lippenbalkens (10) durch den strömenden Papierstoff (M) verur sachten Belastung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Temperaturdifferenz (ΔT) wenig stens zwei Temperaturfühler (22, 23) verwendet werden, von denen einer an der Unterkante des Lippenbalkens (10) angebracht ist und der andere an der Oberkante des Lippenbalkens (10) ange bracht ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verfahren von einem Druckfühler (29) oder dergleichen gelieferte Belastungsinformationen sowie von den Temperaturfühlern (22, 23) gelie ferte Temperaturinformationen für die Erzeugung von Wärmeenergie an gewünschter Stelle im Lippen balken (10) verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizelement ein Heizwiderstand (17) einge setzt wird, der in dem Mediumraum (16) angeordnet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärme übertragendes Medium (18) Wasser ver wendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der gewünschten Durchbiegungskom pensation an verschiedenen Stellen über die Länge des Lippenbalkens (10) verschieden große Wärme energiemengen eingebracht werden.

8. Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach ei nem der Ansprüche 1 bis 7 zur Kompensation der Durchbiegung eines Lippenbalkens (10) einer Pa piermaschine, wobei ein Papierstoff (M) beim Strömen durch einen Lippenspalt (C) eine untere Fläche des Lippenbalkens (10) belastet, mit

a) wenigstens einem Heizsegment (15), in wel ches Wärmeenergie einbringbar ist zur Erzeu gung eines Temperaturprofiles zwischen einem Ober- und Unterteil des Lippenbalkens (10) über dessen Länge und dadurch zur Biegung in eine Richtung entgegengesetzt zu der durch die Belastung verursachten Durchbiegung, wo bei
b) zur Führung thermischer Energie zu dem Heiz segment (15) unabhängig von einem anderen Heizsegment das Heizsegment (15) einen Medi umraum (16) beinhaltet, innerhalb dem ein Heizelement (17) angeordnet ist, welches thermische Energie über ein Medium (18), mit dem der Mediumraum (16) befüllt ist, auf den Lippenbalken (10) überträgt;
c) einem Druckfühler (29) zum Messen der Bela stung des Lippenbalkens (10) durch den strö menden Papierstoff (M), wobei
d) der Druckfühler (29) mit dem wenigstens ei nen die Temperaturdifferenz (ΔT) erzeugenden Heizsegment (15) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Heizsegmente (15) über die Länge des Lip penbalkens (10) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement als Heizwiderstand (17) ausgebil det ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (18) Wasser darstellt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch,

a) wenigstens zwei Temperaturfühler (22, 23) von denen einer an dem Oberteil und der an dere an dem Unterteil des Lippenbalkens (10) zur Messung der Temperaturdifferenz (ΔT) angeordnet ist;
b) einen Temperaturdifferenzrechner (26), zu dem von den Temperaturfühlern (22, 23) An schlüsse (24, 25) abgehen, und der ein Steu ersignal in Abhängigkeit der gemessenen Tem peraturen erzeugt;
c) eine Heizungssteuervorrichtung (30), welche das Steuersignal von dem Temperaturdiffe renzrechner (26) empfängt und die Zuführung der thermischen Energie zu den Heizsegmenten (15) regelt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühler (29) derart angeordnet ist, daß dieser Belastungsdaten an die Heizungssteuervor richtung (30) ausgibt, welche derart ausgeführt ist, daß sie aufgrund der Meßdaten die von den Heizelementen (17) aufgebrachte thermische Ener gie regelt.