DE4216653C2 - Abrißüberwachungseinrichtung für Papierbahnen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abrißüberwachungseinrichtung für Papierbahnen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Auf DE 91 12 314 U1 wird verwiesen.

Bei der Papierherstellung führt die Forderung nach höchster Produktivität zu immer höheren Produktionsleistungen der Anlagen und infolgedessen auch zu immer höheren Maschinen­ geschwindigkeiten. Die Grenzen liegen dabei oft in der Trockenpartie bzw. der hier zur Verfügung stehenden Trocken­ kapazität und in der Abrißgefahr der Papierbahn. Es ist ohne weiteres einsichtig, daß Kräfte, die bei niedrigen Geschwindigkeiten unproblematisch sind, bei schnellaufen­ den Papiermaschinen Erscheinungen wie Bahnflattern und dergleichen verursachen, in deren Folge es dann zu Abrissen der Papierbahn kommen kann.

Derartige Abrisse bedeuten naturgemäß einen Produktionsaus­ fall. Ein besonderes Problem in Verbindung mit derartigen Abrissen besteht darüberhinaus darin, daß dann, wenn der Abriß unerkannt bleibt, die Papierbahn völlig unkontrolliert durch die Trockenpartie läuft. Entweder wird dabei die Trockenpartie mehr oder weniger völlig verstopft, was ge­ gebenenfalls lange Zeiten zum Ausräumen der Papierfetzen bedingt, oder es kann zu Wickelvorgängen kommen, in deren Folge dann die Lagerzapfen der entsprechenden Welle brechen können; es kann auch vorkommen, daß die Trockenfilze (Trockensiebe) der Trockenpartie zerstört werden.

Die der vorliegende Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht allgemein betrachtet darin, der Pressenpartie einer Papiermaschine eine sogenannte Abschlagvorrichtung zuzuordnen, die die durchlaufende Papierbahn dann durch­ trennt, wenn in der nachfolgenden Trockenpartie ein Ab­ riß der Papierbahn erkannt wird. Der Vollständigkeit halber soll diesbezüglich angemerkt werden, daß grund­ sätzlich von einem ungewollten und insoweit auch un­ kontrollierten Papierbahn-Abriß ausgegangen wird.

Das vorstehend genannte Problem wird in Verbindung mit so­ genannten zweireihigen Trockenpartien dadurch gelöst, daß im Bereich des freien Papierzugs zwischen je zwei Trocken­ gruppen einer Trockenpartie eine Lichtschranke angeordnet ist, deren Lichtstrahl auf die Papierbahn gerichtet ist - reißt diese ab, so wird die Lichtschranke aktiviert und die nachgeschaltete Abschlagvorrichtung wird ausgelöst.

Bei sogenannten einreihigen Trockenpartien gibt es keinen vergleichbaren freien Papierzug zwischen den Trockengruppen, so daß der Lösungsansatz, das Vorhandensein der Papier­ bahn nach Art einer Hell-/Dunkel-Steuerung zu überwachen, entfallen muß. Die bekannte Hell-/Dunkel-Steuerung wurde in Verbindung mit einreihigen Trockenpartien dahingehend erprobt, daß am Trockenfilz mit schwarzer Farbe eine Art Kontraststreifen aufgebracht wurde, der immer dann sicht­ bar und somit zu detektieren war, wenn die Papierbahn - in Laufrichtung betrachtet - vorher gerissen war. Solange also die Papierbahn den Trockenfilz abdeckte, war der ge­ nannte Kontraststreifen ebenfalls verdeckt und der Abriß­ detektor zeigte quasi Normalzustand an; sobald die Papier­ bahn jedoch riß, konnte der nachfolgende Abrißdetektor den Kontraststreifen erkennen und die Abschlagvorrichtung wurde ausgelöst. Die genannte Einfärbung des Kontrast­ streifens ist jedoch insoweit problembehaftet, wie mit der Einfärbung die Struktur und damit die Trockeneigen­ schaft des Trockenfilzes im Bereich des Kontraststreifens beeinflußt wird - und dies hat zur Folge, daß die Papier­ bahn nicht völlig homogen über die gesamte Breite (aus-) trocknet.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht mithin darin, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, mit der ohne Veränderung der Struktur der Trockenfilze eine eindeutige Erkennung eines Papier-Abrisses möglich und demzufolge ein eindeutiges Abrißsignal gene­ rierbar sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Konfiguration.

Zur Erläuterung dieser Lösung ist folgendes anzumerken: Am Markt wird eine Vielzahl verschiedener Trockenfilze ange­ boten und zwar sind diese Trockenfilze sowohl bezüglich ihrer Grundfarbe, als auch bezüglich ihrer Struktur sehr unterschiedlich. Wenn nun diese Trockenfilze im Laufe der Zeit, d. h. im Laufe ihrer 3 . . . 6monatigen Einsatzbereit­ schaft aufgrund von Verschmutzungen und Abnutzungen ihr optisches Erscheinungsbild verändern und der Kontrast zur Papierfarbe selbst abnimmt, so kann eine einfache "Anwesenheitskontrolle" nicht mehr mit Erfolg durchgeführt werden. Auch kann unter Umständen die Verschmutzung, sprich Verstaubung der Optik des Abrißdetektors, zu einem nicht eindeutigen Erkennungs- und damit falschen Abrißsignal führen. Mit anderen Worten ausgedrückt: Die Abschlagvor­ richtung darf nur dann (und nur dann) ausgelöst werden, wenn ein vermeintlich erkannter Abriß auch als wirklicher Abriß bestätigt wird - nur in diesem Falle darf die Abschlagvor­ richtung betätigt werden; wird das erkannte Abrißsignal nicht bestätigt, weil es beispielsweise fälschlich gene­ riert wurde, so wird der Produktionszyklus auch nicht unter­ brochen.

Besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Konfi­ guration sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Pressen- und einer nachgeordneten Trockenpartie einer Papiermaschine mit einer aus einer Abschlagvorrichtung und mindestens einem Abrißdetektor bestehenden Vorrichtung zum Durchtrennen einer Papierbahn;

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines Ausführungs­ beispiels eines Abrißdetektors.

In Fig. 1 ist ein aus einer Pressenpartie 1 und einer aus mehreren Trockengruppen 20 bestehenden einreihigen Trockenpartie 2 bestehender Abschnitt einer Papier­ maschine dargestellt. Die zu produzierende Papierbahn 3 wird - bezogen auf die Zeichnung von links - der Pressen­ partie 1 zugeführt und wird hier nacheinander zwischen sich jeweils paarweise gegenüberliegenden Preßwalzen 10, 10′ hindurchgeführt. Der Pressenpartie 1 folgt die Trocken­ partie 2 nach, die nach dem Prinzip der Kontaktsieb­ führung je aus vier Trockenzylindern 21, vier Leit­ walzen 22 und einem mäanderförmig zwischen diesen ge­ führten Trockenfilz 4 besteht und der weitere Trocken­ gruppen 20 folgen. Am Ende der Trockenpartie 2 wird die Papierbahn 3 (in nicht dargestellter Weise) aufgerollt.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen in einer Trockengruppe 20 auf­ tretenden bzw. erkannten Abriß der Papierbahn 3 ein­ deutig zu identifizieren und über ein Abrißsignal den weiteren Zulauf der Papierbahn 3 zur Trocken­ partie 2 zu unterbinden. Die Papierbahn 3 soll vielmehr von der Pressenpartie 1 direkt in einen sogenannten Auflöser 3 geleitet werden, in dem das (soeben produ­ zierte) Papier mit Wasser wieder zu Papierstoff aufge­ löst wird.

Jeder Trockenpartie 2 ist mindestens ein Abrißdetektor 30 zugeordnet; dabei kann der Trockengruppe 20 oder auch jeweils zwei Trockengruppen 20 je ein Abrißdetektor 30 zugeordnet werden, die dann über eine gemeinsame Steuer­ leitung 30/40 funktional mit einer mechanischen Abschlag­ vorrichtung 40, beispielsweise in Form eines Blasrohrs, gekoppelt sind (vgl. strichpunktierte Funktionsverbindung). Wird so in einem Abrißdetektor 30 ein realer Papierab­ riß erkannt, so gibt er ein Abrißsignal a an die Steuer­ leitung 30/40, über die ihrerseits ein Auslösesignal an der Abschlagvorrichtung 40 generiert wird. Die Abschlag­ vorrichtung 40 ist seitlich zur Papierbahn 3 ange­ ordnet, gegebenenfalls auch seitlich an beiden Papierbahn­ rändern und durchtrennt so die Papierbahn partiell. Auf­ grund der an der Papierbahn 3 einwirkenden Zugkräfte wird sie über die gesamte Breite abgetrennt; der freie Papierbahnanfang wird sodann in den genannten Auflöser 5 geleitet (vgl. Pfeil X). Im dargestellten Ausführungs­ beispiel ist die Abschlagvorrichtung 40 in Papierlauf­ richtung betrachtet vor dem vorletzten Preßwalzenpaar 10, 10′ angeordnet.

Funktional und methodisch betrachtet soll nochmals ange­ merkt werden, daß die Abschlagvorrichtung 40 dann - und nur dann - ausgelöst werden soll bzw. werden können soll, wenn im Abrißdetektor 30 aufgrund eines Farbvergleichs der nach der TEACH-IN-Methode nach jedem Papierbahnabriß aktuatisierten Farbtönung des jeweiligen Trockenfilzes 4 mit der momentan identifizierten Farbtönung dieser Abriß auch als wahrer Abriß erkannt wird, und nicht aufgrund irgendwelcher Unregelmäßigkeiten vorgetäuscht ist.

In Fig. 2 ist eine Prinzipdarstellung eines Ausführungs­ beispiels des Abrißdetektors 30 gemäß Fig. 1 darge­ stellt und zwar in seiner funktionalen Zuordnung zu einer Leitwalze 22, die von einem Trockenfilz 4 um­ faßt ist, auf dem wiederum die Papierbahn 3 aufliegt.

Im Abstand (von etwa 100 bis 110 mm) liegt der Papier­ bahn 3 randseitig ein Meßtubus 31 gegenüber, der einerseits einen Sendebaustein 32 und andererseits einen Empfangsbaustein 33 aufweist. Der genannte Meß­ tubus ist über ein (durch einen Schutzschlauch 36 ge­ schütztes, etwa 10 m langes) Lichtleiterpaar 34/35 funktional mit der Sende-/Empfangseinheit 37 des Ab­ rißdetektors 30 gekoppelt.

Die Funktionsweise der vorgenannten, aus dem Meßtubus 31 und der Sende-/Empfangseinheit 37 bestehenden Meß- und Auswerteeinrichtung ist wie folgt:

Über die durch eine Halogenlampe realisierte Sendeein­ heit 38 der Sende-/Empfangseinheit 37 wird sichtbares Licht über den zugeordneten Lichtleiter 34 zum Sende­ baustein 32 übertragen und von hier etwa senkrecht auf die Papierbahn 3 abgestrahlt. Der Empfangsbaustein 33 ist (etwa im Winkel von 30°) schräg zur Einstrahlrichtung angeordnet und empfängt das an der Papierbahn 3 reflek­ tierte Licht, um es über den Lichtleiter 35 zur Empfangseinheit 39 der Sende-/Empfangseinheit 37 zu übertragen. Hier wird das reflektierte Licht mittels geeigneter Filter in normierte Rot-, Grün- und Blau- Lichtwerte, sowie gegebenenfalls einen zusätzlichen Hellig­ keitswert zerlegt. (Im Falle von weißem Licht entfallen je 33,33 . . . % auf die Rot-, Grün- und Blau-Lichtwerte).

Jeweils zu Beginn eines Produktionszyklus und bei Auf­ treten eines wahren Abrißvorgangs wird nun die Farbtönung des jeweiligen Trockenfilzes 4 in ihrer spektralen Zerlegung gemessen, analysiert und in der Empfangsein­ heit 39 abgespeichert, so daß analog zur TEACH-IN- Methode jeweils die Farbtönung des Trockenfilzes 4 zu einem Vergleich zur Verfügung steht. So kann im Falle eines aktuellen Abrisses über einen - in einer Auswertelogik der Empfangseinheit 39 vorgenommenen - Vergleich zwischen dem abgespeicherten Wert des Trockenfilzes 4 und einem (aktuellen) Meßwert des Trockenfilzes 4 (bei abgerissener Papierbahn) eindeutig entschieden werden, ob bzw. daß ein Papierbahnabriß vorliegt. Nur in diesem Falle soll die Abschlagvorrichtung 40 ausgelöst werden.

Durch die vorstehend beschriebene Funktion des in Fig. 2 dargestellten Abrißdetektors 30 ist sichergestellt, daß Verschmutzungen im Bereich der Meßeinrichtung und im konjugierten Bereich des Trockenfilzes nicht zu einer ungewollten Aktivierung der Abschlagvorrichtung 40 und einer unerwünschten Produktionsunterbrechung führt. Zu­ sätzlich zum Meßwert für die Farbtönung des Trocken­ filzes 4 kann auch ein die Papierbahn repräsentierendes Signal abgespeichert werden, so daß eine kontinuierliche Funktionskontrolle der Papiermaschine gegeben ist.

Der Vollständigkeit halber sei noch angemerkt, daß die Einspeicherung der jeweiligen Werte für die Farbtönung des Trockenfilzes 4 sowohl manuell (durch Tastendruck), als auch automatisch (über eine Speichersteuerung) möglich ist. Und unter Hinweis auf die Darstellung nach Fig. 2 soll weiterhin angemerkt werden, daß der Sende-/Empfangs­ einheit 37 ein Ventilator 50 zugeordnet ist, über den Luft durch den Schutzschlauch 36 zum Meßtubus 31 ge­ blasen wird. Diese Luft tritt an der dem Sendebaustein 32 zugeordneten Öffnung 51 im Meßtubus 31 aus und dient dazu, die Meßoberfläche und die Meßoptik sauber zu halten.

Entscheidend für die Funktionsweise der gesamten Ein­ richtung ist - um es nochmals zum Ausdruck zu bringen - die Wellenlänge und die Intensität des reflektierten, im Empfangsbaustein 33 empfangenen Lichts und nicht die Grundfarbe des Trockenfilzes (Ausnahme: Das Trockenfilz hat die gleiche Farbe wie das Papier - in diesem Falle muß die Farbe des Trockenfilzes gezielt gewählt werden).

Claims (6)

1. Abrißüberwachungseinrichtung für Papierbahnen, bestehend aus mindestens einem Abrißdetektor in einer Papiermaschine, wobei der Abriß der Papierbahn in einer einreihigen Trockenpartie über ein Abrißsignal erkannt wird,

• 1.1 und der Abrißdetektor eine Sende- und Empfangseinheit aufweist,
  gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
• 1.2 die Sende- und Empfangseinheit registriert und speichert bei Beginn eines Produktionszyklus und bei jedem erkannten Abriß der Papierbahn das Spektrum der aktuellen Farbtönung des jeweiligen Trockenfilzes;
• 1.3 die Sende- und Empfangseinheit aktiviert bei einem späteren Abriß der Papierbahn über einen Vergleich der Farbtönung des Trockenfilzes des aktuellen Abrisses und des vorausgehenden Meßwertes eine Abschlagvorrichtung dann, wenn die abgespeicherte und gegebenenfalls aktualisierte Farbtönung des Trockenfilzes erkannt wird;
• 1.4 die Sende- und Empfangseinheit ist derart gestaltet, daß sie die Farbtönung des Trockenfilzes als Funktion der Reflexionseigenschaften in Gestalt normierter Rot-, Grün-, Blau-Lichtwerte, analysiert und abspeichert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende-/Empfangseinheit so konzipiert ist, daß sie die Farbtönung des Trockenfilzes als Funktion der Reflexionseigenschaften in Gestalt normierter Rot-/Grün-/Blau-Lichtwerte, gegebenen­ falls unter Einschluß eines Helligkeitswertes, analysiert und abspeichert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinheit der Sende-/Empfangseinheit eine Halogenlampe ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende-/Empfangseinheit über Lichtleiter mit einem der Papierbahn unmittelbar benachbart zugeordneten Meßtubus verbunden ist, der einen Sendebaustein zur Abstrahlung eines Meßlichtstrahls und einen Empfangsbaustein zur Aufnahme des an der Papierbahn bzw. im Falle eines Abrisses am Trockenfilz reflektierten Lichts aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter durch einen Schutzschlauch geführt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sende-/Empfangseinheit ein Ventilator zugeordnet ist, über den Luft durch den Schutz­ schlauch zum Meßtubus mit dem Sende- und dem Empfangsbaustein und zur Meßfläche geblasen wird.