DE4216807C2 - Einrichtung zum berührungslosen Messen des Walzenspaltes eines Walzenpaares - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum berührungslosen Messen des Walzenspaltes eines Walzenpaares, wobei eine Walze des Walzenpaares zur Einstellung des Spaltes zwischen den Walzen um einen gemeinsamen Lagerpunkt hinsichtlich der anderen, stationär im Gestell angeordneten Walze schwenkbar gelagert ist.

Bei der Vermahlung im Walzenstuhl ist der Mahlspalt neben der Umfangsgeschwindigkeit, der Voreilung, dem Walzendurchmesser und der Riffelung die dominierende verfahrenstechnische Ein­ flußgröße. Während die Umfangsgeschwindigkeit und die zur Er­ zielung des Zerkleinerungseffektes notwendige Voreilung über einen längeren Betriebszeitraum als konstant angesehen werden können, sind die anderen genannten Größen variabel. So verän­ dert sich der Durchmesser der Mahlwalzen durch die Tempera­ turschwankungen und durch die Abnutzung der Riffel. Der Mahlspalt verändert sich durch die elastische Verformungen der Mahlwalzen und durch die immer vorhandenen Lagerspiele in Abhängigkeit von der Mahlarbeit.

Zur Angleichung der Veränderungen ist es erforderlich, den Mahlspalt zu messen und durch entsprechende Stelleinrichtun­ gen zu korrigieren.

Kann bei Stahl- und Folienwalzwerken der Walzenspalt indirekt über die Dicke der ausgewalzten Produkte gemessen werden, so ist die Auswertung der Zerkleinerungsergebnisse aufgrund der vielfältigen Zusammenhänge problematisch. Ein Verfahren zur Ermittlung des Abstandes zweier Walzen ist aus der DE 35 21 541 A1 bekannt. Dabei werden beide Walzen zur Überprüfung der Einstellung in zeitlichen Abständen soweit auf einander zu gefahren, bis sich deren Oberflächen berühren. Anschließend werden sie wieder um das gewünschte Maß voneinander weg be­ wegt.

Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß die Kontrolle nur im belasteten Zustand der Walzen vorgenommen werden kann und da­ mit nur Veränderungen der Walzendurchmesser erfaßt werden.

In der DE 30 16 786 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem über eine veränderbare Kühlung bzw. Heizung des für die Walzeneinstellung erforderlichen Druckmittels der hydrau­ lischen Einrichtungen der Walzenspalt konstant gehalten wird. Reicht der durch Kühlung bzw. Heizung erreichte Effekt nicht aus, wird der Druck im hydraulischen System verändert. Die Art und Weise der Messung des Spaltes wird nicht näher erläu­ tert. Die Lösung betrifft hauptsächlich die Einstellung des Spaltes.

Ebenso ist es bekannt (DE 36 31 719 A1), die beiden Walzen als Elektroden eines Kondensators zu schalten. Das Dielektri­ kum des Kondensators wird dann durch das Mahlgut gebildet.

Dieses Prinzip gestattet als einzige bekannte Lösung die di­ rekte Messung während des Betriebes. Nachteilig ist jedoch die komplizierte Ausführung der Lagerung zur Sicherung der elektrisch Isolation der Walzen. Weiterhin ist problema­ tisch, daß die Kapazität von der Feuchte des Mahlgutes und dem Füllungsgrad des durch die Walzen gebildeten Kondensators beeinflußt wird.

Durch die in der DD-PS 2 89 122 offenbarte Lösung wird ver­ sucht, den Walzenspalt indirekt zu messen. Dabei wird das Walzenpaar von in der Ebene seiner Achsen liegenden speziell angeordneten Sensoren meßtechnisch erfaßt. Dadurch ist die Messung des Walzenspaltes sowohl im statischen als auch im dynamischen Zustand der Walzen, d. h. also während des Betrie­ bes, möglich.

Nachteilig ist die Vielzahl der notwendigen Sensoren und wei­ terhin die Tatsache, daß durch die gewählte Anordnung der Sensoren zur Bestimmung des Durchmessers gegenüber dem Mahl­ spalt eine entgegengesetzte Meßwirkung von Verformungen zur Temperatur und Verschleißänderungen entsteht. Das heißt, die Vergrößerung der Durchmesser der Walzen führt zur Verkleinerung des Walzenspaltes, erzeugt jedoch an dem an der Walzenrückseite angeordneten Sensor eine Verringerung des Meßspaltes. Diese entsteht auch, wenn sich durch erhöhte Mahlkraft der Walzenspalt durch Verformung vergrößert. Damit ist eine gegenläufige Empfindlichkeit zu den beiden Vorgängen vorhanden, wobei sich die beide aufheben können und die tatsächliche Änderung im Walzenspalt nicht erfaßt wird.

Weiterhin ist es nach der US-PS 3,684,332 bekannt, den Abstand zwischen den Mahlwalzen mittels Sensoren zu ermitteln, die in unmittelbarer Nähe des Walzenspaltes angeordnet sind. Dazu weisen die Mahlwalzen an beiden Enden Bezugsflächen bildende Abschnitte geringeren Durchmessers auf, die mit in der Walzenspaltebene liegenden Sensoren zusammenwirken. Mit diesen Sensoren sind radiale Verschiebungen der Mahlwalzen und über eine Auswerteschaltung der Walzenabstand ermittelbar. Mit Hilfe eines über eine Verstärkerschaltung angesteuerten thermoelektrischen Stellgliedes kann die Größe des Walzenspaltes geregelt werden.

Bei dieser Lösung zur Erfassung des Walzenspaltes wirkt es sich nachteilig aus, daß der Verschleiß der Mahlwalzenoberflächen unberücksichtigt bleibt. Die Abnutzung der Mahlwalzenoberflächen wird deshalb von dieser Einrichtung nicht erfaßt und führt zu einer unkontrollierten Vergrößerung des Walzenspaltes.

Der Erfindung liegt als Aufgabe die Entwicklung einer Ein­ richtung zur Erfassung des Walzenspaltes zugrunde, die auch während des Mahlvorganges exakt und zuverlässig arbeitet und Verformungen, die infolge des Temperatureinfluß und des Ver­ schleißverhalten der Walze auftreten, weitgehend berücksich­ tigt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des 1. Anspruchs gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß in den mei­ sten Fällen mit nur zwei Sensoren die auf den Walzenspalt wir­ kenden Einflußgrößen während des Vermahlungsprozesses erfaßt werden können. Verformungen, die durch Temperatureinflüsse und durch das Verschleißverhalten der Walzen auftreten, wer­ den durch die erfindungsgemäße Einrichtung berücksichtigt. Gleichzeitig kann durch die Kombination mit der Stelleinrich­ tung eine ständige Aktualisierung der Kennlinie der be­ rührungslosen Wegaufnehmer vorgenommen werden.

Die Einrichtung soll nun an Hand eines nachfolgenden Beispiels näher erläutert werden.

Die dazugehörigen Zeichnungen haben folgende Bedeutung:

Fig. 1 : Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung der berührungslosen Wegaufnehmer,

Fig. 2: Darstellung der geometrischen Verhältnisse beim Verschwenken der Walze.

Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, ist eine stationär angeordnete Walze 1 über einen Walzenträger 2 gelagert. In dem am Walzenträger 2 angeordneten gemeinsamen Lagerpunkt 3 ist über einen Walzenträger 4 eine verschwenkbare Walze 5 angeordnet. Die Walze 1 und die Walze 5 sind einander so zugeordnet, daß sich ein Walzenspalt 6 bildet.

Die Walzenträger 2 und 4 sind über die Rotationslagerpunkte 7 und 8 der Walzen 1 und 5 hinaus verlängert und mit einer Koppel 9 verbunden. Die Koppel 9 besteht zur Überlastsicherung aus einem vorgespannten Druckfederelement 10 und ist am Walzenträger 2 in einem Exzenter 11 gelagert, der über einen Exzenterhebel 12 zur Einstellung des Walzenspaltes 6 genutzt werden kann. Erfindungsgemäß sind berührungslose Wegaufnehmer 13 und 14 im hier nicht dargestellten Gestell gelagert und jeweils den Positionen 15 und 16 zugeordnet. Diese Positionen 15 und 16 ergeben sich als Spiegelung der den Walzenspalt 6 begrenzenden Meßpunkte 17 und 18 um die an die Bewegungsbahnen 19 und 21 der Rotationslagerpunkte 7 und 8 der Walzen 1 und 5 gelegten Tangenten 20 und 22. Die Bewegungsbahnen 19 und 21 beschreiben den Weg der Rotationslagerpunkte 7 und 8 um das gemeinsame Lager 3.

Zur Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung:
Aus der Fig. 2 sind die geometrischen Verhältnisse beim Verschwenken der Walze 5 um den gemeinsamen Lagerpunkt 3 ersichtlich.

Beim Wegschwenken der Walze 5 verschiebt sich die Walzenoberfläche im Bereich des Walzenspaltes 6 in die Position 23 und im Bereich des Sensors 14 in die Position 24. Auf Grund der Spiegelsymmetrie entsteht dabei an beiden Stellen eine Verschiebung um das Maß a. Dieser geometrische Zusammenhang gilt für die hier auftretenden geringen Schwenkbewegungen mit ausreichender Genauigkeit. Aus der Darstellung geht das nicht so hervor, da zur besseren Veranschaulichkeit die Verschiebung stark übertrieben ist und somit eine geringe Abweichung beider Maße sichtbar wird.

Damit kann durch den berührungslosen Wegaufnehmer 14 die Veränderung des Mahlspaltes 6 exakt erfaßt werden. Veränderungen des Durchmessers durch Temperatur und Ver­ schleiß der Walze führen ebenso zu einer identischen Ver­ schiebung dieser Positionen.

Die Bestimmung des Walzenspaltes 6 wird nun durch die Kombi­ nation der beiden berührungslosen Wegaufnehmer 13 und 14 mög­ lich. Dabei erfaßt jeder Wegaufnehmer 13 und 14 die Verschie­ bung der jeweiligen Walze 1 und 5 aus der fiktiven Nullage heraus. Der Walzenspalt 6 ergibt sich als Summe dieser Ver­ schiebung.

Diese Grundfiguration mit zwei Wegaufnehmer 13 und 14 ermög­ licht die Messung des Walzenspaltes bei Gewährleistung der exakten Parallelität der Walzen. Kann diese Forderung nicht erfüllt werden, so empfiehlt sich der Einsatz eines weiteren Wegaufnehmerpaares. Von den 4 Wegeaufnehmern sind dann je­ weils zwei in analoger Position zur Erfassung der Lage der entsprechenden Walze 1 und 5 angeordnet.

Eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung besteht in der Nutzung einer aus der Fig. 1 ersichtlichen Stelleinrichtung 25 zur Aktualisierung der Kennlinie der Wegaufnehmer. Dazu wird die Stelleinrichtung 25 so ausgebildet, daß eine maßlich definierte Bewegung vorgenommen werden kann. Durch Vergleich des durch die Stelleinrichtung vorgegebenen Weges mit der Kennlinie des Wegaufnehmers kann eine Korrektur vorgenommen werden.

Claims (3)

1. Einrichtung zum berührungslosen Messen des Walzenspaltes eines Walzen­ paares, wobei eine Walze des Walzenpaares zur Einstellung des Spaltes zwischen den Walzen um einen gemeinsamen Lagerpunkt hinsichtlich der an­ deren, stationär in einem Gestell angeordneten Walze schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß je Walze (1 bzw. 5) ein Sensor (13 bzw. 14) zum Messen des Abstandes zur Walzenoberfläche einer Position (15 bzw. 16) zugeordnet ist, die sich aus einer Spiegelung eines den Walzenspalt (6) begrenzenden Meßpunktes (17 bzw. 18) auf der Walze (1 bzw. 5) um eine an eine Bewegungsbahn (19 bzw. 21) des Rotationslagerpunktes (7 bzw. 8) der Walze (1 bzw. 5) um den gemeinsamen Lagerpunkt (3) gelegte Tangente (20 bzw. 22) ergibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Parallelität der Walzen (1, 5) je Walze statt des einen zwei derartige Sensoren vorgesehen sind, die im Bereich der beiden Enden der Walzen (1 bzw. 5) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensoren berührungslose Wegaufnehmer (13, 14) eingesetzt werden.