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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Dichtungsband für
eine hohle Kreiszylindersiebvorrichtung, wobei die Siebvorrichtung
dazu bestimmt ist, in einer Papier- oder Pappmaschine zu Herstellung
von Papier oder Pappe verwendet zu werden, wobei das Dichtungsband
Anzeigemittel aufweist, um einen Verschleiß des Dichtungsbands anzuzeigen.
Das Dichtungsband ist beispielsweise dazu bestimmt, als Dichtung
zwischen einem Vakuumbehälter,
der in der Siebvorrichtung angeordnet ist, und dem Mantel der Siebvorrichtung
verwendet zu werden.
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STAND DER
TECHNIK UND PROBLEME
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Bei der Herstellung von Papier oder
Pappe wird ein kontinuierlicher Prozess zum Entwässern eines Papierzellstoffs
aus Zellulosefasern verwendet, um ein Blattmaterial zu bilden. Im
Zusammenhang mit der Entwässerung
werden dabei in einer Papier- oder Pappmaschine sogenannte Saugwalzen,
d. h., hohle, sich drehende Kreiszylindersiebvorrichtungen verwendet.
Diese Ansaugwalzen können
verschiedener Bauart sein, es können
beispielsweise Formatierungswalzen sein, die die Bildung des Blatts
steuern, Aufnahmewalzen, die das Zellstoffgitter führen, Gautschpressen
oder Andrücksaugwalzen
sein. Ein Beispiel, bei dem eine Saugwalze verwendet wird, ist eine
Saugwalze, bei der der Papierzellstoff über die Länge der Saugwalze verteilt
wird und ein Netz um zumindest einen Teil des Umfangs der Saugwalze
bildet, wodurch Flüssigkeit
von dem Papierzellstoff und durch die perforierte Ummantelung der
Saugwalze gesogen wird. Dabei ist ein Vakuumbehälter ortsfest innerhalb der
Saugwalze, entlang eines Kreisbogens deren Umfangs und entlang deren
gesamten Länge angeordnet,
wodurch ein Unterdruck in dem Vakuumbehälter dazu führt, dass die Flüssigkeit
gezwungenermaßen
aus dem Papierzellstoff gesogen wird, wenn dieses den Bereich des
Vakuumbehälters
passiert. Für
gewöhnlich
ist auch eine Andrückwalze
angeordnet, um die Flüssigkeit
von dem Papierzellstoff herauszudrücken, und zwar in einem Andrückwalzenspalt
mit Kontakt zwischen der Saugwalze und der Andrückwalze. Das Entwässern in
einem Andrückwalzenspalt
wird typischerweise durchgeführt, bevor
das Papierzellstoffnetz dazugebracht wird, den Bereich des Vakuumbehälters zu
passieren.
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Der Vakuumbehälter, der bei allen Bauarten von
Saugwalzen verwendet wird, ist so angeordnet, dass er gegen die
Innenseite der Ummantelungsfläche
der Saugwalze mit Hilfe von zwei oder mehreren Dichtungsstreifen
dicht ist, die parallel zueinander bei einem Winkelabstand angeordnet
sind, der dem Erstreckungsausmaß des
Vakuumbehälters
entspricht. Wenn mehr als zwei Dichtungsstreifen verwendet werden,
kann der Vakuumbehälter
in mehrere Vakuumzonen geteilt werden. Die Dichtungsstreifen weisen,
zumindest nachdem sie für
eine gewisse Zeitspanne verwendet wurden, eine bogenförmige Dichtungsfläche auf
und gleiten gegen die Ummantelungsfläche an der Innenseite der Siebvorrichtung, wenn
diese sich dreht, wodurch der Dichtungsstreifen aufgrund des kontinuierlichen
Betriebs allmählich verschlissen
wird. An den kurzen Enden des Vakuumbehälters sind Giebeldichtungen
angeordnet. Um den Verschleiß zu
begrenzen und um eine verbesserte Abdichtung zu gewährleisten,
wird normalerweise Wasser gegen die Ummantelungsfläche an der
Innenseite der Siebvorrichtung an einer Stelle gesprüht, die
sich, in der Drehrichtung gesehen, vor dem ersten Dichtungsstreifen
befindet. Die Dichtungsstreifen werden trotzdem verschlissen und müssen dementsprechend
in regelmäßigen Zeitintervallen
ausgetauscht werden. Da die Papiermaschine kontinuierlich betrieben
wird, können
mehrere Monate verstreichen, bevor sie zur Wartung, die eine Überprüfung der
verwendeten Dichtungsstreifen beinhaltet, angehalten wird. Sehr
oft werden sie dadurch entweder bei kürzeren Intervallen als notwendig
oder viel zu selten ausgetauscht. Der erste Fall ist unwirtschaftlich,
da die Dichtungsstreifen weggeworfen werden, bevor sie ihre Lebensdauer
erreicht haben, und der zweite Fall ist unwirtschaftlich, da die
Effizienz der Ansaugwalze beim Betrieb mit zu stark verschlissenen
Dichtungsstreifen abnimmt. Während dem
Betrieb gibt es keine Möglichkeit,
den Verschleiß zu überprüfen.
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In der US-5,746,891 sind Verschleißanzeigemittel
für Dichtungsstreifen
von Saugwalzen dargelegt, wobei die Verschleißanzeigemittel dann überprüft werden,
wenn die Anlage heruntergefahren ist und wobei die Verschleißanzeigemittel
zu diesem Zeitpunkt einen Hinweis darauf geben, ob die Verschleißtoleranz
der Dichtungsanzeigemittel aufgebraucht wurde, oder ob eine weitere
Lebensdauer verbleibt. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
bestehen die Verschleißanzeigemittel
aus Bohrungen in der Dichtungsoberfläche, wobei die Bohrungen von einander
beabstandet sind und mit einem farbigen Material gefüllt sind,
wobei das Material verschiedene Farben in verschiedenen Tiefen aufweist.
Die Farbe, die zum Zeitpunkt der Überprüfung auftritt, gibt dadurch
ein Anzeichen darauf, wie viel Verschleißzulässigkeit übrig ist. Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
sind isolierte elektrische Leiter bei Intervallen entlang des Dichtungsstreifens
innerhalb des selben angeordnet. Wenn der Dichtungsstreifen vollkommen
bis zu diesen Leitern herunter verschlissen ist, ist die Isolierung
der Leiter ebenso verschlissen, und daher wird über die Flüssigkeit in dem System eine
elektrische Leitung gebildet, wodurch ein Warnlämpchen aufleuchtet.
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Der Nachteil der in der US-5,746,891
gezeigten Dichtungsstreifen liegt darin, dass es bei dem ersten Ausführungsbeispiel überhaupt
keine Kontrolle des Verschleißens
gibt, bis die Anlage zur Wartung heruntergefahren wurde, wobei bei
der Wartung zumindest die Maschinenverkleidung abgenommen werden
muss oder wobei in der praktischen Anwendung die Walze geöffnet werden
muss. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
gibt es andererseits nur eine Anzeige, wenn die Warnlampe aufleuchtet.
Wenn diese Lampe beispielsweise nur eine kurze Zeitspanne nachdem
die Anlage zur Wartung heruntergefahren wurde, aufleuchtet, bedeutet
dies, dass die Anlage zum Wechseln der Dichtungsstreifen nochmals angehalten
werden muss. Dementsprechend bieten die Dichtungsstreifen gemäß der US-5,746,891
keine Möglichkeit
zur kontinuierlichen Überwachung
der verbleibenden Verschleißzulässigkeit
der Streifen.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
liegt darin, die vorstehend erwähnten
Probleme zu lösen, wobei
ein Dichtungsstreifen mit Anzeigemitteln dargelegt wird, die angeordnet
sind, um ein Maß einer verbleibenden
Verschleißtoleranz
des Dichtungsbands kontinuierlich zu geben.
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Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist
das Anzeigemittel oder zumindest ein Transmitter davon innerhalb
des Dichtungsstreifens montiert, wobei der Dichtungsstreifen zumindest
hauptsächlich aus
einem magnetisch nichtleitenden Material, bevorzugterweise Graphit,
besteht, wobei das Anzeigemittel dazu angeordnet ist, einen Abstand
zwischen dem Anzeigemittel oder dem Transmitter und einer Fläche, gegen
die der Dichtungsstreifen zum Dichten angeordnet ist, kontinuierlich
zu messen.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt
der Erfindung schließen
die Anzeigemittel ein Messen auf Grundlage von Elektromagnetismus
ein. Die Messverfahren können
dadurch an sich bekannte Verfahren wie Reluktanzmessung, induktive
Messung oder Wirbelstrommessung sein, wobei die Reluktanzmessung
die am meisten vorzuziehende Messung ist. Die Reluktanzmessung ist
deshalb vorteilhaft, weil sie ein Verfahren ist, durch das die Messungen
geeignet genau, stabil und unabhängig
von Material und Temperaturschwankungen in der Ummantelung der Siebvorrichtung
durchgeführt
werden können.
Wenn eine geringere Genauigkeit und Stabilität akzeptiert werden können, kann
die Messung jedoch auch durch das induktive Messverfahren oder das Wirbelstrommessverfahren
durchgeführt
werden.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt
der Erfindung kann stattdessen eine Niveauanzeige als Anzeigemittel
bevorzugterweise der Potentiommeterbauweise verwendet werden, welches
dazu angeordnet ist, die Stelle eines festen Punktes an oder in dem
Dichtungsstreifen zu messen. Dadurch zeigt das Niveauanzeigemittel
kontinuierlich an, wie der Dichtungsstreifen während dem Verschleiß kontinuierlich
nach oben verschoben wird (die Verschiebung wird später ausführlicher
in der Figurenbeschreibung erklärt),
wobei die Verschiebung und dadurch auch der durch das Niveauanzeigemittel
gemessene Wert indirekt und kontinuierlich ein Maß der verbleibenden Toleranz
geben kann.
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Gemäß noch einem weiteren Gesichtspunkt der
Erfindung wird eine Möglichkeit
zum kontinuierlichen Messen und dadurch zum kontinuierlichen Geben
eines Maßes
der Verschleißrate
des Dichtungsstreifens in mm/Stunde oder in μm/Stunde geboten. Das System
kann zudem mit einem Warnsignal versehen sein, beispielsweise in
der Form einer Lampe oder eines Tons, wodurch die Aufmerksamkeit
des Anwenders auf die erhöhte
Verschleißrate
gezogen wird, so dass er die notwendigen Schritte unternehmen kann,
um die Verschleißrate
zu verringern, beispielsweise durch Erhöhen der Flüssigkeitseinsprühung und
so weiter. Um in der Lage zu sein, ein Maß der Verschleißrate zu
erhalten, ist eine genaue Messung erforderlich, die in der Form
einer Reluktanzmessung geeignet ist.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt
der Erfindung ist ein Temperaturtransmitter in Verbindung mit dem
Anzeigemittel oder dessen Transmitter innerhalb des Dichtungsstreifens
angeordnet. Dieser Temperaturtransmitter gibt kontinuierlich ein
Maß der Temperatur
wieder, wobei ein Warnsignal ausgegeben werden kann, wenn die Temperatur
beispielsweise 100°C überschreitet,
was nur der Fall ist, wenn es an Flüssigkeit mangelt. Dann kann
der Anwender die Flüssigkeitseinsprühung erhöhen oder
er kann andere notwendige Vorkehrungen treffen, um die Temperatur
zu senken.
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Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Dichtungsstreifens
liegt in einer kontinuierlichen Messung der verbleibenden Verschleißtoleranz,
wobei die Messung genau und stabil ist. Weitere Vorteile liegen
in der Möglichkeit,
ein kontinuierliches Maß der
Verschleißrate
und der Temperatur zu erhalten.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Unter Bezugnahme auf 1 wird im Folgenden die Erfindung ausführlich beschrieben,
wobei die 1 einen Dichtungsstreifen
im Querschnitt, einschließlich
gemäß dem Reluktanzverfahren
arbeitenden Anzeigemitteln zeigt.
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In 1 ist
im Querschnitt ein Dichtungsstreifen 1 für einen
nicht gezeigten Vakuumbehälter gezeigt,
wobei der Dichtungsstreifen 1 an eine innere Mantelfläche 2a einer
Kreiszylindersiebvorrichtung stößt. Die
Ummantelung 2 der Siebvorrichtung ist perforiert (nicht
dargestellt), um Flüssigkeit
von einer Papierzellstoffmatte dorthin durchzulassen, wobei die
Papierzellstoffmatte mit der Drehung der Siebvorrichtung an der
Außenseite
der Ummantelung 2 der Siebvorrichtung läuft. Die Ummantelung der Siebvorrichtung
ist aus einem magnetisch leitfähigen
Material, üblicherweise
rostfreiem Stahl, gefertigt. Der Dichtungsstreifen an sich ist einerseits
aus einem magnetisch nichtleitfähigen
Material, für
gewöhnlich
aus Graphit, bevorzugterweise aus Gummigraphit, welches eine Mischung
aus Gummi und Graphit ist, gefertigt. Andere denkbare Materialien
sind Polymermaterialien, beispielsweise Kunststoffe oder Teflon. Die
Dichtungsfläche 1a des
Dichtungsstreifens stellt eine bogenförmige Gestalt in ihrem Querschnitt
dar, welcher im Wesentlichen der Krümmung der Ummantelungsfläche 2a entspricht.
Vollkommen ebene Flächen
sind ebenso denkbar, werden aber beizeiten auf eine bogenförmige Gestalt
verschlissen. Der Dichtungsstreifen 1 hat typischerweise
die gleiche Länge
wie die Siebvorrichtung, das heißt, normalerweise ist er ca.
3–11 Meter
lang, obwohl auch längere Dichtungsstreifen/Ansaugwalzen
denkbar sind.
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Der Dichtungsstreifen 1 ist
in einem ortsfesten Profil 3 angeordnet, dessen Gestalt
im Wesentlichen der bodenseitigen Gestalt des Dichtungsstreifens
entspricht. Zwischen dem Dichtungsstreifen 1 und dem Profil 3 sind
ein oder mehrere, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind es zwei,
aufblasbare Rohre 4 aus einem dehnbaren Material, beispielsweise
polymerischen Material, bevorzugterweise Gummi, angeordnet. Wenn
der Dichtungsstreifen 1 neu ist, ist das Rohr zusammengesackt.
Die vorherrschende Verschleißtoleranz
des Dichtungsstreifens ist mit x angezeigt. Wenn der Dichtungsstreifen
aufgrund von Reibung durch das Anstoßen gegen die sich drehende
Ummantelung 2 verschlissen wird, wird der Abstand x verringert,
wobei die Querschnittsgestalt des Rohrs so verändert wird, dass es einen kreisförmigen Querschnitt
erhält
und er möglicherweise
auf einen nicht kreisförmigen
Querschnitt geändert
wird. Der Luftdruck in dem Rohr ist konstant bei ungefähr 0,2–1,5 bar.
Das Rohr 4 wird in Zusammenhang mit seinem sich ändernden
Querschnitt den Dichtungsstreifen 1 nach oben verschieben,
so dass er fortwährend
an der Ummantelungsfläche 2a anliegt.
Nachdem er für
eine gewisse Zeitspanne verwendet wurde, wird jedoch die vollständige Verschleißtoleranz
x aufgebraucht sein, womit der Dichtungsstreifen 1 ersetzt
werden muss.
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Erfindungsgemäß kann der Verschleiß kontinuierlich überwacht
werden, so dass der Anwender kontinuierlich über die verbleibende Verschleißtoleranz
und die Verschleißrate
informiert werden wird. Dies ist durch ein Anzeigemittel mit einem
Transmitter 5, der lediglich schematisch dargestellt ist,
möglich,
wobei das Anzeigemittel in dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß dem Reluktanzverfahren
arbeitet, das heißt,
es arbeitet gemäß einem
Verfahren, welches auf der Messung des Magnetwiderstands basiert.
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Dabei ist die Anzeigeeinrichtung
so angeordnet, dass sie den Abstand zwischen der Mantelfläche 2a und
einer Fläche 6 eines
Transmitters 5 für
das Anzeigemittel innerhalb des Dichtungsstreifens 1 misst.
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Die Verschleißtoleranz x, oder bevorzugterweise
eine vollständige
Messung der Verschleißtoleranz
x eines magnetisch nicht leitfähigen
Materials, bevorzugterweise Graphit oder Gummigraphit, wobei das
Material als ein Teil des Reluktanzmesskreises eingegliedert ist,
ist zwischen den beiden Flächen 6 und 2a positioniert.
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Der Transmitter 5 für das Anzeigemittel
ist in der Fläche 6 angeordnet
und weist einen Kern 7 auf, um den zwei Spulen 8 und 9 angeordnet
sind. Der Kern ist aus einem, im magnetischen Sinne, äußerst durchlässigen Material
gefertigt. Die beiden Spulen werden mit Strom versorgt, um sie in
entgegengesetzten Richtungen arbeiten zu lassen. Zwischen den Spulen
ist ein Direktstrommessgerät 10 angeordnet.
Die beiden Ströme,
die zu den beiden Spulen 8, 9 zugeführt werden,
sind so angepasst, dass sie ein durch das Direktstrommessgerät 10 erzeugtes magnetisches
Feld zu Null werden lassen. Wenn der Abstand zwischen den beiden
Flächen 6 und 2a infolge
des Verschleißes
geändert
wird, wird die Reluktanz für
den Teil des Transmitters, der von der Spule 8 zugeführt wird,
geändert,
wobei ein Fluss durch das Direktstrommessgerät 10 auftritt.
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Das Direktstrommessgerät reagiert
auf den Fluss und steuert über
einen nicht gezeigten Nullmesser einen Stromgenerator, der den zu
der Spule 8 zugeführten
Strom so ändert,
dass der sich ergebende Fluss durch das Direktstrommessgerät 10 wieder
zu Null wird. Das Ausgabemaß,
welches ein Maß des
Unterschieds zwischen den beiden Strömen der Spulen 8 und 9 ist,
wird kontinuierlich proportional zu dem Abstand zwischen den beiden
Flächen 6 und 2a sein.
Die Anzeigeausstattung kann dadurch so angepasst werden, dass sie
kontinuierlich die verbleibende Verschleißtoleranz x anzeigt, die geeigneter
Weise etwas geringer als der Abstand zwischen den Flächen 6 und 2a ist,
wobei mögliche Anzeigesignale
oder dergleichen, beispielsweise Warnlampen oder Warngeräusche verwendet
werden können,
um eine Warnung auszugeben, wenn die Verschleißtoleranz vollständig aufgebraucht
ist oder wenn lediglich ein geringer Teil davon verbleibt. Außerdem kann
die Anzeigeausstattung so angepasst sein, dass sie die Verschleißrate anzeigt
und überdies
kann die Temperatur mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Temperaturtransmitters überwacht
werden, der in Verbindung mit dem Transmitter 5 angeordnet
ist.
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Die Spulen werden auf geeignete Weise
mit einem Gleichstrom versorgt, der in seiner Richtung bei einer
niedrigen Frequenz alterniert, um Wirbelstromverluste zu vermeiden.
Unter Verwendung eines alternierenden Gleichstroms werden Probleme mit
stationären
Interferenzfeldern, wie zum Beispiel dem terrestrischen Magnetfeld,
ausgelöscht
und überdies
wird die Remanenzabhängigkeit
in Verbindung mit den Messungen an Stahlflächen verringert. Geeigneterweise
hat der alternierende Gleichstrom die Form einer Rechteckwelle.
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In jedem Dichtungsstreifen sind bei
gleichen Intervallen entlang der Länge des Dichtungsstreifens,
beispielsweise insgesamt 1–7
Stück,
bevorzugterweise 2–5
Stück,
Anzeigeeinrichtungen 5 angeordnet. Dies macht es möglich, eine
kontinuierliche Anzeige eines möglichen
ungleichmäßigen Verschleißes entlang
der Länge
des Dichtungsstreifens zu erreichen, wobei Messungen früh genommen
werden können,
um diesem ungleichmäßigen Verschleiß entgegenzuwirken.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern kann innerhalb des Bereichs der Patentansprüche verändert werden.
Der Dichtungsstreifen kann beispielsweise von einer an sich bekannten
Bauart sein, welche Einrichtungen zum Höhenverriegeln der Position
des Dichtungsstreifens aufweist. Bei einer solchen Verriegelung
gibt es keinen Bedarf, einen kontinuierlichen Luftdruck in den unterhalb
liegenden Rohren 4 vorzuhalten.