-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung bzw. Behandlung
einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- bzw. Kartonbahn,
unter Einsatz einer entsprechenden Maschine, insbesondere einer
Papiermaschine. Ein Verfahren dieser Art wird beispielsweise in
US-A-5 611 893 und
DE
691 29 788 T2 beschrieben.
-
Die
Erfindung bezieht sich ferner auf eine Maschine, die eine Vorrichtung
zur Messung der Härte
und/oder der Verdichtung mindestens einer Bespannung, insbesondere
mindestens eines Filzes, Siebgewebes, Bandes und/oder dergleichen
beinhaltet, insbesondere auf eine Papiermaschine zur Herstellung
bzw. Behandlung einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- bzw.
Kartonbahn.
-
Frühere Technologien
zur Untersuchung von Maschinenbespannungen beinhalteten Online-Untersuchungen
der Feuchte und/oder der Permeabilität der Maschinenbespannung,
um deren Zustand und Leistungsverhalten zu bestimmen. Diese Untersuchungen
konnten keine Informationen über
die zeitabhängige
Verdichtung (bzw. die Dichte) der Maschinenbespannung in Querrichtung
bzw. Maschinenrichtung (Laufrichtung) liefern. Darüber hinaus konnten
solche Messungen auch keinen Aufschluss über das Pressdruckprofil (Nip-Profil)
in Situationen geben, wo die Bespannung zuvor einen Pressvorgang
durchlaufen hatte.
-
WO
96/03616 offenbart ein Verfahren zur berührungsfreien Messung der Dicke
einer Papiermaschinenbespannung. Gemäß diesem Dokument wird die
Dicke periodisch gemessen, um zu bestimmen, ob eine Erneuerung der
Bespannung notwendig ist oder nicht.
-
EP 0 024 205 A1 lehrt
ein Verfahren zur Konditionierung einer laufenden Papiermaschinenbespannung
auf Grundlage der gemessenen Permeabilität der Bespannung.
-
DE 2 054 505 und
US 3,540,270 offenbaren ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Härte von aufgerolltem Papier
unter Verwendung eines rotierenden Rades, das gegen die zu prüfende Rolle
gedrückt
wird.
-
Ferner
zeigt
US 3,194,061 ein
Messsystem zur Fehlererkennung an der Oberfläche von elastischem Material.
-
WO
91/13337 offenbart ein Verfahren zur Messung der Härte von
aufgerolltem Papier unter Verwendung einer Gegenrolle, die sich über die
Länge der
Papierrolle erstreckt und gegen die Rolle gedrückt wird.
-
EP 0 298 057 zeigt ein Verfahren
zur Steuerung der Verteilung der Drucklast, die auf die Materialbahn
ausgeübt
wird, welche einen von einem Walzenpaar gebildeten Pressspalt durchläuft.
-
Deshalb
besteht ein Gegenstand der Erfindung in der Bereitstellung eines
verbesserten Verfahrens und einer verbesserten Vorrichtung der eingangs
erwähnten
Art, mit denen die oben genannten Probleme beseitigt werden können.
-
Erfindungsgemäß erfolgt
dies durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung und Behandlung
einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- bzw. Karton bahn,
unter Verwendung einer entsprechenden Maschine, insbesondere einer
Papiermaschine, beinhaltend den Verfahrensschritt der Messung der
Härte und/oder
der Verdichtung mindestens einer Bespannung, insbesondere mindestens
eines Filzes, Siebes, Bands und/oder dergleichen, dieser Maschine.
-
Gemäß einer
bevorzugten praktischen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
die Härte
und/oder die Verdichtung dieser Maschinenbespannung kontinuierlich
gemessen.
-
Vorzugsweise
wird die Messung der Härte und/oder
der Verdichtung dieser Maschinenbespannung in Maschinenlaufrichtung
und/oder in Maschinenquerrichtung durchgeführt.
-
In
einer zweckdienlichen praktischen Ausführungsform wird eine Online-Messung
der Härte und/oder
der Verdichtung dieser Maschinenbespannung durchgeführt.
-
Die
Messung der Härte
und/oder der Verdichtung dieser Maschinenbespannung kann beispielsweise
in mindestens einem der folgenden Maschinenabschnitte (Partien)
durchgeführt
werden: Blattbildungspartie, Pressenpartie, Trockenpartie.
-
Gemäß einer
weiteren zweckdienlichen praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
erfolgt eine Steuerung der Härte und/oder
Verdichtung dieser Maschinenbespannung.
-
Gemäß einer
zweckdienlichen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Messwerte, die durch die genannte Messung der Härte und/oder
der Verdichtung dieser Maschinenbespannung erhalten werden, zur
Optimierung des Pressdruckprofils mindestens einer Pressenpartie eingesetzt.
-
Alternativ
bzw. zusätzlich
dazu können
die Messwerte, die durch diese Messung der Härte und/oder der Verdichtung
dieser Maschinenbespannung erhalten werden, zur Überwachung der Lebensdauer
und/oder des Zustands dieser Maschinenbespannung und zur Anzeige
für den
Bespannungswechsel eingesetzt werden.
-
Alternativ
bzw. zusätzlich
dazu können
die Messwerte, die durch diese Messung der Härte und/oder der Verdichtung
dieser Maschinenbespannung erhalten werden, zur Einsatzoptimierung
von Abspritzvorrichtungen für
die Minimierung der Verdichtung und die Verlängerung der Lebensdauer der Bespannung
eingesetzt werden;
Alternativ bzw. zusätzlich dazu können die
Messwerte, die durch diese Messung der Härte und/oder der Verdichtung
dieser Maschinenbespannung erhalten werden, zu einer Hochfrequenzanalyse
dieser Maschinenbespannung und/oder damit verbundener, die Bespannungsverdichtung
beeinflussender rotierender Maschinenelemente eingesetzt werden.
-
Gemäß einer
zweckdienlichen Ausführungsform
der Erfindung werden die Messwerte, die durch diese Messung der
Härte und/oder
der Verdichtung dieser Maschinenbespannung erhalten werden, zur Regelung
des Zustands dieser Maschinenbespannung eingesetzt.
-
Eine
solche Regelung des Zustands dieser Maschinenbespannung kann beispielsweise
dadurch erfolgen, dass mindestens eine in Abschnitte unterteilte
Einrichtung zur Profilierung des Pressspalts und/oder der Bombage
angesteuert wird, um die Bespannungsverdichtung in Querrichtung,
den Pressdruck und/oder die Bahnqualität in Querrichtung zu optimieren.
-
Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
wird die Regelung des Zustands der Maschinenbespannung so ausgeführt, dass
der durchschnittliche Lastdruck eines Pressspalts geregelt wird,
um die pressleistungsreduzierende Bespannungsverdichtung zu optimieren
und die Lebensdauer der Maschinenbespannung zu erhöhen.
-
Erfindungsgemäß wird der
oben erwähnte Gegenstand
der Erfindung ferner dadurch erfüllt, dass
eine Maschine zur Herstellung bzw. Behandlung einer Materialbahn, insbesondere
einer Papier- bzw. Kartonbahn, zur Verfügung gestellt wird, beinhaltend
mindestens eine Bespannung, insbesondere mindestens ein(en) Filz,
Sieb, Band und/oder dergleichen, sowie eine Vorrichtung zur Messung
der Härte und/oder
Verdichtung dieser mindestens einen Bespannung, wobei diese Vorrichtung
insbesondere in der Lage ist, das Verfahren nach einem der vorstehenden
Ansprüche
durchzuführen,
wobei diese Vorrichtung mindestens ein rotierendes Rad, welches
an der Maschinenbespannung im Umlaufbereich um eine Gegenwalze anliegt,
und mindestens einen Härte- und/oder Verdichtungssensor
in Verbindung mit diesem umlaufenden Rad bzw. mit dieser Gegenwalze
aufweist.
-
Das
rotierende Rad ist vermittels einer Kraft anstellbar, die von Messgang
zu Messgang geändert werden
kann. Die Periodizität
der Kraftwechsel ist variabel, vorzugsweise entweder nach Zeit oder
nach Durchgängen
variabel.
-
Der
Sensor ist vorzugsweise in diesem rotierenden Rad bzw. in dieser
Gegenwalze eingebettet bzw. am Messtragarm befestigt. Im letzteren
Fall kann in der Gegenwalze eine Vielzahl von Sensoren in Querrichtung
eingebettet sein.
-
Gemäß einer
bevorzugten praktischen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist das rotierende Rad in Maschinenquerrichtung verschiebbar.
-
Das
rotierende Rad ist vorzugsweise entlang einer Stützschiene verschiebbar.
-
Die
vorgenannte Periodizität
der Kraftwechsel bestimmt sich vorzugsweise nach Bedingungen bzw.
Zuständen
des Prozesses und/oder der Maschinenbespannung.
-
Darüber hinaus
besitzt die ausgeübte
Kraft dynamische Eigenschaften, vorzugsweise einen Versatz und einen
dynamischen Anteil.
-
Die
Messung der jeweiligen Kraft ist so ausgelegt, dass ein Signal bereitgestellt
wird, das proportional zu den Elastizitäts- und/oder Verdichtungs- und/oder
Dämpfungseigenschaften
dieser Maschinenbespannung ist.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der Sensor so ausgelegt, dass ein Signal bereitgestellt wird,
welches proportional zur Härte
und/oder Verdichtung dieser Maschinenbespannung ist.
-
Der
Sensor kann beispielsweise ein Piezokristallsensor sein.
-
In
einigen Fällen
könnte
es zweckdienlich sein, einen berührenden
Dickensensor zu verwenden.
-
Vorzugsweise
wird der Sensor mittels einer druckgesteuerten Vorrichtung positioniert.
-
Ferner
wird der Sensor kraftgesteuert oder weg- bzw. winkelgesteuert.
-
Mit
dem Verfahren und der Vorrichtung der Erfindung ist es möglich, zum
Beispiel eine kontinuierliche Härte- und/oder Verdichtungsmessung
und -regelung beispielsweise eines Filzes, Siebes bzw. Bandes einer
Papiermaschine einzurichten.
-
Die
Vorrichtung kann die kontinuierliche Messung der Härte der
oft als Filze, Siebe und Bänder
bezeichneten Papiermaschinenbespannung in Maschinenlaufrichtung
und Maschinenquerrichtung gewährleisten.
Die Vorrichtung kann aus einem rotierenden Rad bestehen, welches
an seinem Umlaufpunkt um eine Drehwalze bzw. Gegenwalze an der Papiermaschinenbespannung
anliegt. Die berührende
Walze kann einen eingebetteten Härtesensor
bzw. eine Vielzahl von Sensoren enthalten, der bzw. die ein Signal
liefert bzw. liefern, welches proportional zur Härte bzw. Verdichtung der Papiermaschinenbespannung
ist.
-
Die
Vorrichtung kann dem Nutzer folgende Informationen liefern:
- – Trendinformationen über die
Lebensdauer des Filzes, Siebs bzw. Bands zur Einschätzung des Zustands
der Maschinenbespannung;
- – Informationen über das
Profil (Messung in Maschinenquerrichtung) des Filzes, Siebs bzw. Bands
zur Anzeige der Gleichförmigkeit
der Bespannungsverdichtung;
- – Profilinformationen,
mit denen der Zustand eines Pressspalts (Nip) bestimmt wird, den
die Bespannung durchlaufen hat;
- – Einzelmessung
für jeden
Filz bzw. jedes Sieb im Herstellungsprozess, insbesondere für eine Pressenpartie,
wo das Leistungsverhalten und der Zustand eines jeden Pressspalts,
Filzes/Siebes im Hinblick auf die Papierqualität und die Lebensdauer des Filzes/Siebes
optimiert werden kann;
- – Eine
Verlaufsdatenbanksystem zur Bereitstellung von Archivdaten zur Verwendung
in Vergleichsanalysen und absoluten Analysen von Filzen, Sieben,
Bändern
sowie rotierenden mechanischen Elementen der Papiermaschine;
- – Hochfrequenzanalyse
der umlaufenden Maschinenbespannung in Maschinenlaufrichtung und der
mechanischen Elemente, die Abdrücke
in dieser Bespannung erzeugen können.
-
Die
vorliegende Erfindung gewährleistet
die direkte Messung der Bespannungsverdichtung und lässt sich
als kontinuierliches Analyse- und Fehlersuchwerkzeug in Blattbildungspartien,
Pressenbetrieb und Trockenpartien einsetzen.
-
Zwischen
Sensorgröße und Radbreite
kann ein bestimmtes Verhältnis
vorliegen. Eine Situation, bei der das Rad sich in den Filz eindrückt und
infolge dessen eine ungenaue Messung liefert, sollte vermieden werden.
-
Das
Messsignal könnte
beispielsweise über eine
Abtaststrecke übertragen
und in einer Elektronikbox, d.h. einem so genannten NIC (Network
Intelligent Controller), verarbeitet werden.
-
Es
könnte
zweckdienlich sein, die durchschnittliche Verdichtung in Abhängigkeit
von der Zeit ausgehend von Durchschnittsdaten zu messen. Diese Daten
könnten
als x-y-Graph dargestellt werden, wobei für die Grenze der Filzverdichtung
eine untere Grenze definiert wird. Sobald die Verdichtung des Filzes
diese Grenze erreicht, wird dies als erreichtes Ende der Filzlebensdauer
beschrieben.
-
Filze
müssen
einen bestimmten Verdichtungswert aufweisen, um an einer beliebigen
Pressenposition erfolgreich zu arbeiten. Demzufolge könnten Filzdaten
so archiviert werden, dass die Bediener der Maschine Fernzugriff
auf diese Informationen erhalten und diese für Kundendienstleistungen und
zur abgleichenden Filzanalyse verwenden könnten.
-
In
Bezug auf die Optimierung von Filzlebensdauer und Pressleistung/Qualität widerspiegelt
das Querprofil der Filzverdichtung auf jeden Fall das Pressdruckprofil
im Pressspalt. Das Ziel könnte
darin bestehen, durch ein glattes Verdichtungsprofil eine gleichförmige Entwässerung über die
gesamte Bahnbreite zu gewährleisten.
Zur Glättung
des Verdichtungsprofils könnte
das Pressspalt-Profilierungssystem eingesetzt werden. Interessant
wäre es
auch, die Drucklast im Pressspalt zu verstellen und die Filzverdichtung
zu beobachten und den Feuchtewert darzustellen. Es könnte eine
Kontrollstrategie umgesetzt werden, die eine maximale Entwässerung
bei minimaler Presslast unter Erhöhung der Filzlebensdauer gewährleistet.
Zur Ansteuerung der unterteilten Profilierungsmittel für Pressspalt
und Bombage zwecks Optimierung der Bespannungsverdichtung in Querrichtung
und der Papierqualität
(beispielsweise Feuchtequerprofil) könnte eine Regelung im geschlossen
Kreis zur Anwendung kommen, bei der das Verdichtungsprofil mit den
geregelten Pressspalt-Zonen verwendet wird.
-
Im
Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter
Verweis auf die Zeichnung beschrieben; dargestellt sind:
-
1 vereinfachte
schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Messung der Härte und/oder
der Verdichtung von Maschinenbespannungen, wobei die Vorrichtung
ein rotierendes Rad beinhaltet;
-
2 Teildarstellung
des Rades aus 1 in größerem Maßstab; und
-
3 vereinfachte
schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung.
-
1 zeigt
in schematischer Darstellung eine Vorrichtung 10 zur Messung
der Härte
und/oder Verdichtung mindestens einer Bespannung 12, insbesondere
mindestens eines Filzes, Siebs, Bands und/oder dergleichen, einer
Maschine, insbesondere einer Papiermaschine, zur Herstellung bzw.
Behandlung einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- bzw. Kartonbahn.
-
In
der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die Vorrichtung 10 ein
rotierendes Rad 14, welches diese Maschinenbespannung 12 an
seinem Umlaufpunkt um eine Gegen- bzw. Drehwalze 16 berührt.
-
In
dem rotierenden Rad 14 ist mindestens ein eingebetteter
Härte-
und/oder Verdichtungsmessfühler
(Sensor) 18 eingebaut. Solch ein Härte- und/oder Verdichtungssensor
könnte
auch in der Gegenwalze 16 eingebettet sein. In letzterem
Falle könnte
mindestens ein Sensor 18 in der Gegenwalze 16 in
Maschinenquerrichtung eingebettet sein bzw. ist er an einem Messtragarm 23 des
rotierenden Rades 14 angebracht.
-
Wie
durch Pfeil M angezeigt, ist das rotierende Rad 14 vorzugsweise
zwischen zwei Messtragarmen 23 angeordnet und in einer
Maschinenquerrichtung verschiebbar.
-
Bei
der vorliegenden Ausführungsform
lässt sich
das rotierende Rad 14 entlang einer Stützschiene 20 verschieben.
-
Das
rotierende Rad 14 ist über
eine (durch Pfeil F anzeigte) Kraft anstellbar, die von Messgang zu
Messgang verändert
werden kann. Die Periodizität
der Kraftwechsel ist variabel, vorzugsweise entweder nach Zeit oder
nach Durchgängen
variabel. Die Periodizität
bestimmt sich vorzugsweise aus Bedingungen bzw. Zuständen des
Prozesses und/oder der Maschinenbespannung.
-
Zusätzlich besitzt
die ausgeübte
Kraft F dynamische Eigenschaften, vorzugsweise einen Versatz und
einen dynamischen Anteil. Der Versatz kann beispielsweise x Newton
und der dynamische Anteil y Newton betragen, während der Versatz zur Messung
von Dämpfungseigenschaften
eingesetzt werden kann.
-
Die
Messung an jeder Kraft F ist so ausgelegt, dass ein Signal bereitgestellt
wird, das proportional zu den Elastizitäts- und/oder Verdichtungs- und/oder
Dämpfungseigenschaften
dieser Maschinenbespannung ist.
-
2 zeigt
eine Teildarstellung des rotierenden Rades 14 aus 1 in
einem größeren Maßstab. In
dieser 2 wird das Radiusprofil für das rotierende Rad 14 bei 22 angezeigt.
-
Der
Sensor 18 kann so ausgelegt werden, dass er ein Signal
liefert, welches proportional zur Härte und/oder Verdichtung der
Maschinenbespannung 12 ist.
-
Der
Sensor 18 kann beispielsweise ein Piezokristallsensor sein.
In einigen Fällen
könnte
die Verwendung eines berührenden
Dickensensors möglich
sein.
-
Der
Sensor 18 kann beispielsweise mittels mindestens eines
Druckzylinders gestellt werden, insbesondere mittels mindestens
eines leichten Luftdruckzylinders.
-
Der
Sensor 18 kann in bekannter Weise durch Kraft oder Weg
bzw. Winkel gesteuert werden.
-
3 zeigt
eine vereinfachte schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung.
-
In
der vorliegenden Ausführungsform
beinhaltet die Vorrichtung 10 ein rotierendes Rad 14 (Bewegung
gemäß Pfeil
M), das an seinem Umlaufpunkt um eine nicht dargestellte Gegen-
bzw. Drehwalze an einer nicht dargestellten Maschinenbespannung
anliegt. Das rotierende Rad 14 ist durch mindestens einen
Messtragarm 23 (Bewegung gemäß Pfeil M) angeschlossen und
ist in Quer- und Rundumrichtung verschiebbar (Bewegungen gemäß Pfeil
M). Bei der vorliegenden Ausführungsform
lässt sich
das rotierende Rad 14 entlang einer Stützschiene 20 verschieben.
-
In 3 ist
der mindestens eine eingebettete Härte- und/oder Verdichtungssensor 18 (schematische
Darstellung) im rotierenden Rad 14 eingebaut und misst
beispielsweise Kraft, Druck bzw. Verschiebung. Ein solcher Härte- und/oder
Verdichtungssensor könnte
auch in der nicht dargestellten Gegenwalze eingebettet sein, vorzugsweise
in größerer Zahl. Im
letzteren Falle könnte
mindestens ein Sensor 18 an einem Messtragarm 23 (schematische
Darstellung, gestrichelte Linie) des rotierenden Rades 14 angebracht
sein und beispielsweise Kraft bzw. Verschiebung mit Hilfe mindestens
eines Dehnungsmessstreifens messen.
-
Die
Vorrichtung 10 gewährleistet
in Maschinenlaufrichtung (MD) und Maschinenquerrichtung (CD) die
kontinuierliche Messung der Härte
von oft als Filze, Siebe und Bänder
bezeichneten Papiermaschinenbespannungen 12. Ein Härte- und/oder
Verdichtungssensor 18 bzw. eine Vielzahl solcher Sensoren 18 können im
rotierenden Rad 14 bzw. in der Gegenwalze 16 eingebettet
bzw. am Messtragarm 23 angebracht sein. Das von einem entsprechenden Sensor 18 bereitgestellte
Signal kann proportional zur Härte
bzw. Verdichtung der Maschinenbespannung 12 sein.
-
Die
Vorrichtung 10 kann beispielsweise bei der Maschinenmessung
des Bespannungszustandes in punkto Verdichtung (und/oder Härte) in
Maschinenlaufrichtung (MD) und Maschinenquerrichtung (CD) eingesetzt
werden. Die durch diesen mindestens einen Sensor erhaltenen Informationen
können zu
folgenden Zwecken eingesetzt werden:
- – Optimierung
der Pressspaltprofile von Pressenpartien;
- – Überwachung
der Lebensdauer und des Zustandes von Maschinenbespannungen zur
Verwendung als Anzeige für
ihren Austausch;
- – Einsatzoptimierung
von Abspritzvorrichtungen zur Minimierung der Verdichtung und Verlängerung
der Lebensdauer des Filzes/Siebes;
- – Hochfrequenzanalyse
der Maschinenbespannung und damit verbundener rotierender Maschinenelemente,
die die Bespannungsverdichtung beeinflussen.
-
Die
erhaltenen Sensorsignale können über folgende
Maßnahmen
ferner für
die Regelung des Zustandes der Maschinenbespannung eingesetzt werden:
- – Ansteuerung
abschnittsgegliederter Profilierungseinrichtungen für Pressspalt
und Bombage zur Optimierung der Bespannungsverdichtung in Querrichtung,
des Pressdrucks im Pressspalt und der Papierqualität in Querrichtung;
- – Regelung
des durchschnittlichen Lastdrucks eines Pressspalts zur Optimierung
der pressleistungsbezogenen Filz/Sieb-Verdichtung und Erhöhung der
Lebensdauer der Maschinenbespannung.
-
Die
Vorrichtung 10 kann im Allgemeinen als Analysewerkzeug
für die
herzustellenden Produkte verwendet werden.
-
- 10
- Vorrichtung
zur Messung der Härte
und/oder Verdichtung mindestens einer Maschinenbespannung
- 12
- Maschinenbespannung
- 14
- Rotierendes
Rad
- 16
- Gegenwalze,
Drehwalze
- 18
- Härte- und/oder
Verdichtungssensor
- 20
- Stützschiene
- 22
- Radiusprofil
für das
rotierende Rad
- 23
- Messtragarm
- F
- Pfeil
(Kraft)
- M
- Pfeil
(Bewegung)