DE69614749T2

DE69614749T2 - Verfahren zum Einsatz einer Vorrichtung zum Abschneiden einer Bahn

Info

Publication number: DE69614749T2
Application number: DE69614749T
Authority: DE
Inventors: Aaron Mannio
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1995-04-26
Filing date: 1996-04-15
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2016-04-16
Also published as: FI951982A0; JPH08311797A; CA2174986C; FI97339C; FI97339B; EP0739695A3; EP0739695A2; ATE204798T1; US5765462A; CA2174986A1; DE69614749D1; EP0739695B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Bahnabtrennvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei Vorrichtungen zum Behandeln einer Papierbahn wie beispielsweise Papiermaschinen oder Beschichtungsmaschinen werden Abtrennvorrichtungen angewendet, deren Funktion es ist, die Bahn an einer Anzahl an Positionen abzutrennen, wenn ein Fehlverhalten beim Betrieb der Maschine aufgetreten ist, wie beispielsweise ein unkontrolliertes Bahnreißen. Die Funktion des Abtrennens ist es, derartige Stücke zu schützen, die beschädigt werden würden, wenn die Papierbahn im geknitterten Zustand voranschreitet und ihre Spannung innerhalb der Maschine beispielsweise durch eine Beschichtungsstation hindurch oder durch einen Kalander mit weichen Kalanderwalzen hindurch verliert.
Des weiteren werden Abtrennvorrichtungen bei einem Aufroller als ein Teil der Maschinenrollenwechseleinrichtung angewendet.
Wenn die Laufgeschwindigkeiten der Maschinen, die zum Herstellen und zum Finishing von Papier (bspw. Beschichten, Kalandern, Schneiden) verwendet werden, sogar auf solchen Größen ansteigen, die höher als 2500 m/min betragen, werden an den Betrieb der Bahnabtrennvorrichtungen ebenfalls Anforderungen gestellt, die sowohl eine kürzere Reaktionszeit und eine kleinere Größe als auch eine höhere Bewegungsgeschwindigkeit der Klinge im Augenblick des Abtrennens erfordern.
Die Druckschrift WO 92/00 169 A offenbart eine Bahnabtrennvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, die eine Abtrennklinge und ein Betätigungsglied hat, das so eingesetzt ist, dass es an der Abtrennklinge so wirkt, dass der Abtrennhub erzeugt wird, wobei das Betätigungsglied aus einer Anzahl aus Zylindern besteht, von denen jeder Zylinder einen Kolben und eine Kolbenstange hat, und wobei derartige Kolbenstangen an der Abtrennklinge angebracht sind.
Die Papierbahnabtrennvorrichtungen nach dem Stand der Technik haben einen derartigen Aufbau, dass eine Anzahl an pneumatischen Zylindern, die bei einem Abstand voneinander eingesetzt sind, so eingesetzt sind, dass sie an der Abtrennklinge der Abtrennvorrichtung wirken. Nach dem Abtrennen lassen die pneumatischen Zylinder die Abtrennklinge zu ihrer Ausgangsposition zurückkehren. Jedoch kann mittels dieser Lösung nach dem Stand der Technik der Abtrennklinge keine ausreichend hohe Geschwindigkeit mitgeteilt werden, wobei aus diesem Grund eine übermäßig lange Zeitverzögerung bei dem Abtrennen auftritt, was zu einer nicht korrekten Abtrennstelle führt, d. h. das Abtrennen ist in Bezug auf den Ort zu ungenau. Eine übermäßig langsame Bewegung der Abtrennklinge führt außerdem zu einem schlechteren Abtrennergebnis bei der Papierbahn.
Gegenwärtig ist eine Genauigkeit von ungefähr 0,3 m bei einer Papierbahnabtrennvorrichtung im allgemeinen erforderlich. Das heißt, dass nach dem Abtrennbefehl die Zeitverzögerung derart sein muss, dass der Abtrennfehler geringer als der erforderliche Grenzwert der Genauigkeit von 0,3 m beträgt. Bei der Lösung nach dem Stand der Technik, bei der eine Anzahl bei einem Abstand voneinander angeordneten pneumatischen Zylindern angewendet wird, liegt die Zeitverzögerung in einer Größenordnung von 0,25 s. Bei den gegenwärtigen Bahngeschwindigkeiten entspricht dies einem Abstand von ungefähr 5 m bei der Bahn. Wenn ein Fehler von 10% bei dem Abtrennen gestattet ist, ergibt sich daraus, dass die Genauigkeit dieser Abtrennvorrichtung nach dem Stand der Technik gerade mal in einer Größenordnung von 0,5 m ist.
In der finnischen Patentanmeldung Nr. 860 797 ist eine Papierbahnabtrennvorrichtung beschrieben, die einen Rahmenabschnitt und eine Klingenvorrichtung, die an dem Rahmenabschnitt eingesetzt ist und zum Abtrennen der Papierbahn eingesetzt ist, und auch ein Betätigungsglied zum Erzeugen des für die Klingenvorrichtung erforderlichen Antriebs zum Abtrennen der Papierbahn hat. Das Betätigungsglied zum Erzeugen des für die Klingenvorrichtung erforderlichen Antriebs zum Abtrennen der Papierbahn ist eine Federvorrichtung, in der die Abtrennenergie gespeichert worden ist. Die Abtrennvorrichtung ist mit zumindest einer Aufladevorrichtung versehen, die eingesetzt ist, um die Federvorrichtung aufzuladen. Die Aufladevorrichtungen sind Schläuche, die mittels Druckluft ausdehnbar sind.
In der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung G94 13 363.8 ist eine Papierbahnabtrennvorrichtung beschrieben, die so eingesetzt ist, dass sie derart wirkt, dass sie eine Papierbahn abtrennt, die sich in einem Raum zwischen zwei Walzen bewegt. Die Abtrennvorrichtung hat eine mit Zähnen versehene Abtrennklinge und ein Betätigungsglied, wobei das Betätigungsglied so eingesetzt ist, dass es die an einem Hebelarm angebrachte Abtrennklinge zu einer Abtrennbewegung durch das Zwischenwirken des Hebelarms bringt. Das Betätigungsglied kann pneumatisch, hydraulisch, elektrisch, piezoelektrisch, magnetisch oder induktiv sein.
Selbst obwohl mittels dieser Abtrennvorrichtung nach dem Stand der Technik ein schnelles Abtrennen angezielt wird, hat diese Lösung nach dem Stand der Technik eine Anzahl an erheblichen Nachteilen. Die Abtrennvorrichtung erfordert einen großen Raum und darüber hinaus ist ihre Wirkungsweise schlecht im Hinblick auf die Sicherheit bei der Tätigkeit und kann risikobehaftete Situationen beispielsweise für an Papiermaschinen und Beschichtungsmaschinen arbeitenden Personen bewirken. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung nach dem Stand der Technik ist die lange Verzögerung bei der Beschleunigung des Klingenbalkens auf die Abtrenngeschwindigkeit.
Die Abtrennvorrichtungen nach dem Stand der Technik sind massig und es ist eine große Leistung erforderlich, um die erforderliche Hubgeschwindigkeit zu erzeugen. Außerdem ist das Anhalten der massigen Abtrennklinge problematisch und die massige Abtrennklinge erzeugt hohe dynamische Lasten bei der Abtrennvorrichtung, wobei aufgrund dessen der Aufbau robust und groß sein muss. Dies ist der Grund dafür, weshalb Abtrennvorrichtungen nach dem Stand der Technik einen großen Raum einnehmen, und darüber hinaus sind die auf die Abtrennvorrichtung aufgebrachten hohen dynamischen Lasten in der Umgebung in der direkten Nähe der Abtrennvorrichtung ebenfalls effektiv.
In der finnischen Patentanmeldung Nr. 944 816 ist eine Bahnabtrennvorrichtung beschrieben, die einen Rahmenabschnitt und eine Klingenvorrichtung hat, die in dem Rahmenabschnitt eingesetzt ist und so eingesetzt ist, dass sie das Abtrennen der Bahn ausführt. Der erste Rahmenabschnitt und der zweite Rahmenabschnitt des Rahmenabschnittes sind gekrümmte Flächen, zwischen denen sich ein ringartiger Raum befindet. Zumindest eine der gekrümmten Flächen ist verschiebbar, wobei die Abtrennklinge so eingesetzt ist, dass sie in dem ringartigen Raum angreift. Zumindest bei einem der Rahmenabschnitte gibt es eine Öffnung für das Schlagöffnen der Abtrennklinge.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbesserung gegenüber den Bahnabtrennvorrichtungen des Standes der Technik vorzusehen. Es ist eine genauere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bahnabtrennvorrichtung zu schaffen, deren Abtrennergebnis so kurz wie möglich in der Richtung des Voranschreitens der Bahn ist. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Bahnabtrennvorrichtung zu schaffen, die sowohl für eine Papierbahn als auch für eine Pappbahn geeignet ist und durch die die Bahn mit einem Mal über die gesamte Breite der Bahn abgetrennt werden kann. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Abtrennvorrichtung zu schaffen, die einen Abtrennhub ermöglicht, der so schnell wie möglich ist, und die außerdem ermöglicht, dass der Aufbau der Abtrennvorrichtung so klein wie möglich ausgeführt wird.
Die Aufgaben und Ziele der vorliegenden Erfindung werden mittels einer Abtrennvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Mittels der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung wird eine Anzahl an beträchtlichen Vorteilen erzielt. Der Hub der Abtrennvorrichtung ist sehr schnell und die Größe der Abtrennvorrichtung ist so klein wie möglich. Mittels der Abtrennvorrichtung ist es möglich, die Papierbahn oder Pappbahn mit einem Mal über die gesamte Breite der Bahn abzutrennen, so dass das Abtrennergebnis so kurz wie möglich in der Richtung des Voranschreitens der Bahn ist, wobei als Ergebnis dessen das beispielsweise in Verbindung mit einem Kleben (splicing) erzeugte "Ende" erheblich kürzer als mittels der Abtrennvorrichtungen nach dem Stand der Technik gestaltet werden kann. Das Einsetzen einer kleinen Abtrennvorrichtung in unterschiedlichen Einsatzumgebungen ist viel leichter als ein Einsetzen der Abtrennvorrichtung nach dem Stand der Technik.
Bei einer erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung kann eine hohe Hubgeschwindigkeit von ungefähr 15 m/s von der Abtrennklinge mit einer sehr guten Wiederholbarkeit erzielt werden. Der schnelle Hub der Abtrennklinge der Abtrennvorrichtung wird sowohl mittels großflächiger, schnell öffnender, druckgesteuerter Steuerventile der Zylinder, die an der Abtrennklinge angebracht sind, als auch durch ein Anordnen der Zylinder in dem Innenraum des Druckbehälters erzielt, so dass der Durchtritt der Druckluft von dem Druckbehälter zu den Zylindern so kurz wie möglich ist. Die beweglichen Teile der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung bestehen aus der Abtrennklinge und den Kolbenstangen und Kolben, die an der Abtrennklinge bei einem bestimmten Abstand angebracht sind. Das Verhältnis des Gewichts der Abtrennklinge zu dem Gesamtgewicht sämtlicher beweglichen Teile ist optimal bei 70%.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, wobei die Erfindung jedoch keineswegs auf diese Ausführungsbeispiele allein beschränkt sein soll.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Abtrennvorrichtung bei einer Situation, bei der Abtrennklinge die Abtrennbewegung ausgeführt hat.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Abtrennvorrichtung 10 hat eine Abtrennklinge 11 und ein Betätigungsglied 12, das so eingesetzt ist, dass es an der Abtrennklinge 11 zum Erzeugen des Abtrennhubs wirkt. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das Betätigungsglied 12 aus einer Anzahl an Zylindern 13, wobei in jedem von diesen ein Kolben 14 und eine Kolbenstange 15 sich befinden. Die Kolbenstangen 15 sind an der Abtrennklinge 11 bei einem bestimmten Abstand angebracht. Der Abstand des Anbringens der Kolbenstange 15 an der Abtrennklinge 11 hängt von der Anzahl der Zylinder 13 ab. Die Anzahl der Zylinder 13 beträgt vorzugsweise 6 bis 14 und eine besonders bevorzugte Anzahl ist 8 bis 10, wobei dies von der Breite der Abtrennklinge 11 abhängig ist. Die Zylinder 13 sind in dem Innenraum eines Behälters 17 angeordnet und der in dem Behälter 17 vorhandene Druck ist mit dem Bezugszeichen PS bezeichnet. Jeder Zylinder 13 kann auch einen Behälter 17 für sich alleine haben. Die Bewegung des Kolbens 14 kann mittels eines Anhaltepolsters 16 angehalten werden. Der Betrieb der Kolben 14 wird mittels Steuerventile 18 gesteuert. Der Steuerdruck ist mit dem Bezugszeichen PO bezeichnet und der Gegendruck ist mit dem Bezugszeichen PV, bezeichnet. Die Größe der Steuerdruckes PO beträgt vorzugsweise ungefähr 80% des Druckes PS in dem Behälter 17. Die Führung der Abtrennklinge 11 ist mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnet. Der Kolben 14 kann entweder mittels des Gegendruckes PV oder durch ein Vorbeitreten eines in einem separaten Rohrsystem vorhandenen Druckes bis unterhalb des Kolbens 14 zu einem Rückkehren gebracht werden.
Bei der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung 10 werden die Steuerventile 18 außerordentlich effizient geöffnet, da, wenn der Schlitten der Steuerventile 18 mit der Bewegung beginnt, der Druck PS in dem Behälter 17 auf den Schlitten der Steuerventile 18 an einer Fläche wirken kann, der ein Vielfaches im Vergleich zu einer Situation beträgt, bei der das Steuerventil 18 vollständig geschlossen ist. Somit wird bei der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung 10 der schnelle Hub der Abtrennklinge 11 sowohl mittels der großflächigen, schnell öffnenden, druckgesteuerten Steuerventile 18 der Zylinder 13, die an der Abtrennklinge 11 angebracht sind, als auch durch ein derartiges Anordnen der Zylinder 13 in dem Innenraum des Druckbehälters 17, dass das Durchtreten der Druckluft von dem Druckbehälter 17 zu den Zylindern 13 so kurz wie möglich ist, erzeugt. Somit ist es bei der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung 10 in zufriedenstellender Weise möglich, die Abtrennklinge 11 und die Vorrichtungen, die diese bewegen, bei einem Gewicht zu schaffen, das so gering wie möglich ist. Die beweglichen Teile bestehen aus der Abtrennklinge 11 und den Kolbenstangen 15 und den Kolben 14, die an der Abtrennklinge 11 bei einem bestimmten Abstand angebracht sind. Das Verhältnis des Gewichts der Abtrennklinge 11 zu dem Gesamtgewicht sämtlicher beweglicher Teile ist optimal bei ungefähr 70%.
Bei der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung 10 ist der Betrieb der Steuerventile 18 sehr genau gestaltet worden, und die Geschwindigkeit des Öffnens der Steuerventile 18 ist sehr hoch. Dies ist erzielt worden, indem das Gewicht des Schlittens in dem Steuerventil 18 und die Verhältnisse der Flächen so verringert worden sind, dass das Steuerventil 18 mit einem sehr hohen Steuerdruck E&sub0; öffnet, vorzugsweise mit einem Druck, der in einer Größenordnung von 2, 3 bis 7 bar ist, wenn der Druck PS in dem Behälter 17 sich in einer Größenordnung von 3 bis 10 bar beläuft. Vorzugsweise beträgt der Druck PS in dem Behälter 17 ungefähr 4 bar. Die hohe Größe des Steuerdrucks P&sub0; ermöglicht einen sehr genauen Betrieb des Steuerventils 18, da das Ablassen des Steuerventils 18 derart stattfindet, dass der Steuerdruck P&sub0; des Steuerventils 18 gleichzeitig von sämtlichen Steuerkammern beseitigt ist. Je schneller der Druck PO in den Steuerkammern 20 abnimmt, desto schneller tritt der Druckbereich vorbei, bei dem sämtliche Steuerventile 18 geöffnet sind. Die Druckhöhe hat einen wesentlichen Effekt auf die Geschwindigkeit des Absenkens des Druckes.
Durch eine erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung kann eine hohe Hubgeschwindigkeit von ungefähr 15 m/s der Abtrennklinge 11 bei einer sehr guten Wiederholbarkeit erzielt werden. Dies ist der Grund, weshalb es mittels der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung 10 möglich ist, die Bahn mit einem Mal über die gesamte Breite der Bahn abzutrennen, so dass das Abtrennergebnis so kurz wie möglich in der Richtung des Voranschreitens der Bahn ist, und somit das beispielsweise im Zusammenhang mit einem Kleben (splicing) erzeugte "Ende" erheblich kürzer als mittels der Abtrennvorrichtungen nach dem Stand der Technik gestaltet werden kann. Die erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung 10 hat außerdem eine geringe Größe, so dass sie in verschiedenen Einsatzumgebungen mit großer Leichtigkeit eingesetzt wird.
Vom Gesichtspunkt der Geschwindigkeit der Abtrennklinge 11 der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung 10 ist es von Bedeutung, dass die Zylinder 13 gleichzeitig, d. h. synchron wirken sollen. Außerdem ist es im Hinblick auf die Lebensdauer der Klinge 11 von Bedeutung, dass die Kolben 14 so genau wie möglich gleichzeitig auf ihren Anhaltepolstern 16 aufschlagen. Die zeitliche Steuerung kann mittels der Einstellung der Strömungswiderstände in dem System der Steuerdruckleitungen 21 bewirkt werden. Dies ist der Grund, weshalb die Steuerdruckleitungen sämtlicher Steuerventile 18 vorzugsweise mit der gleichen Länge gestaltet sind und die Steuerleitungen vorzugsweise mit der gleichen Anzahl an Knien versehen sein sollten. Sämtliche Zylinder 13 der erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtung 10 können mit Leichtigkeit dazu gebracht werden, dass sie innerhalb einer Millisekunde wirken. Während einer Millisekunde schreitet der Kolben 14 einen Abstand von ungefähr 1 mm von seinem Startpunkt aus voran. Diese maximale Phasendifferenz ist in der Tat theoretisch, da die Steifigkeit der Abtrennklinge 11 in der Richtung der Kraft des Kolbens 14 ausreichend hoch ist, so dass die Abtrennklinge 11 Unterschiede dieser Größe ausgleichen kann.
Vorstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und es ist für Fachleute offensichtlich, dass eine Vielzahl an Abwandlungen bei diesem Ausführungsbeispiel innerhalb des Umfangs der beigefügten Patentansprüche ausgeführt werden können.

Claims

1. Verfahren zum Anwenden einer Bahnabtrennvorrichtung (10), die eine Abtrennklinge (11) und ein Betätigungsglied (12) hat, das eingepasst ist, um an der Abtrennklinge (11) so zu wirken, dass ein Abtrennhub erzeugt wird, wobei das Betätigungsglied (12) eine Anzahl an Zylindern (13) aufweist, wobei jeder dieser Zylinder (13) einen Kolben (14) und eine Kolbenstange (15) hat und

wobei die Kolbenstangen an der Abtrennklinge (11) mit einem bestimmten Abstand angebracht sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Zylinder (13) innerhalb eines Druckbehälters (17) angeordnet sind oder jeder der Zylinder (13) in einem Druckbehälter für sich allein angeordnet ist,

bei der Verwendung der Druckbehälter (17) einen Druck (PS) von 3 bis 10 bar und vorzugsweise von 4 bar hat,

Steuerventile (18) so eingerichtet sind, dass sie den Betrieb der Kolben (14) derart steuern, dass jede Zylinderkammer an der Kolbenseite gegenüberliegend zu der Kolbenstange (15) mittels des Steuerventils (18) wahlweise in eine Fluidverbindung mit dem Druckbehälter (17) gebracht wird, in dem der Zylinder angeordnet ist, und

die Steuerventile (18) großflächig, schnell öffnend und druckgesteuert sind und wobei bei der Verwendung jedes Steuerventil (18) mit einem sehr hohem Steuerdruck (Po) von 2, 3 bis 7 bar geöffnet wird.

2. Verfahren zum Anwenden gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlagdämpfer (16) eingesetzt sind, um die Bewegungen der Kolben (14) anzuhalten.

3. Verfahren zum Anwenden gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zylinder (13) 6 bis 14 und vorzugsweise 8 bis 10 in Abhängigkeit von der Breite der Abtrennklinge (11) beträgt.

4. Verfahren zum Anwenden gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Gewichtes der Abtrennklinge (11) zu dem Gesamtgewicht sämtlicher beweglicher Teile in einer Größenordnung von ungefähr 70% liegt.

5. Verfahren zum Anwenden gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubgeschwindigkeit der Abtrennklinge (11) in einer Größenordnung von 15 m/s ist.