EP0950758A2 - Pressanordnung - Google Patents

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Publication number
EP0950758A2
EP0950758A2 EP99105694A EP99105694A EP0950758A2 EP 0950758 A2 EP0950758 A2 EP 0950758A2 EP 99105694 A EP99105694 A EP 99105694A EP 99105694 A EP99105694 A EP 99105694A EP 0950758 A2 EP0950758 A2 EP 0950758A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
press
roller
pressure
arrangement according
ratio
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99105694A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0950758A3 (de
Inventor
Karl Dr. Steiner
Andreas Meschenmoser
Andreas Zierhut
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH filed Critical Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
Publication of EP0950758A2 publication Critical patent/EP0950758A2/de
Publication of EP0950758A3 publication Critical patent/EP0950758A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/0209—Wet presses with extended press nip
    • D21F3/0218—Shoe presses
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/04—Arrangements thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/04—Arrangements thereof
    • D21F3/045—Arrangements thereof including at least one extended press nip
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S162/00—Paper making and fiber liberation
    • Y10S162/09—Uses for paper making sludge
    • Y10S162/10—Computer control of paper making variables

Definitions

  • the invention relates to a press arrangement for the treatment of web-shaped Material or a material web in several press nips, consisting from a roller that has an internally supported flexible press jacket owns and with at least two other driven rollers each forms a press nip.
  • Such an arrangement is known for example from DE-OS 43 21 404 and serves there to drain a fibrous web.
  • Such one compact arrangement prepares particularly with regard to the drive the reel problems. In particular, it can also change unfavorable mechanical loads on the flexible press jacket come.
  • the flexible press jacket allows for example by the support concave shaped support elements the formation of in the web running direction extended press nips.
  • the flexible one requires
  • the press jacket also synchronizes the speed as precisely as possible the driven rollers, otherwise there will be a deformation of the jacket is coming.
  • a mechanical or electronic coupling of the drives is very expensive.
  • the invention is therefore based on the object of a press arrangement to create the type mentioned in the simplest possible and exactly the same speed of the driven rollers becomes.
  • this object is achieved in that one of the driven rollers the drive power or the speed accordingly a predetermined setpoint is regulated.
  • the drive power can be regulated or the speed of the other driven roller become.
  • the result is the coupling over the flexible Press jacket with the unregulated roller the same speed as with the regulated roller.
  • the press nips Due to the use of the flexible press jacket for coupling between the press nips, however, can still be used, albeit in a small amount Scope come to a deformation of the press jacket. To that To counteract this, the press nips should be as close as possible from each other and the regulated roller in the web running direction be arranged after the unregulated roller. As a result, speed differences result only for limited deformation of the short Section between the press nips.
  • a belt for example in the form of a felt, sieve or press belt be passed through the two press nips, which is preferably should be driven itself.
  • the belt should be guided in such a way that it is approximately tangential to the first press nip leaves with respect to the driven roller and approximately tangentially with respect the driven roller runs in the second press nip.
  • the press arrangement is particularly suitable for drainage and / or Smoothing of paper, cardboard or tissue webs.
  • the object on which the invention is based is further developed according to the invention solved in that the maximum line force and / or the drive power of a front nip viewed in the web running direction at least within a certain range depending on the maximum line force or the drive power of one in the direction of web travel considered rear press nip is controllable and / or adjustable.
  • a preferred practical embodiment of the invention Press arrangement is characterized in that the rear press nip associated rear driven roller with a higher drive power can be operated as the front press nip assigned to the front driven roller and that the ratio of the driving powers of the two driven rollers depending on the ratio of the maximum Line forces of these two driven rollers control and / or is adjustable. After the rear driven roller with a higher drive power than the front driven roller, ensures that the flexible press jacket during normal Operation is always biased towards the rear press nip.
  • the ratio between the maximum line force of the front press nip and the maximum line force of the rear Press nip kept constant and the ratio between the drive power or the current setpoint of the front driven roller and the drive power or the current setpoint of the rear driven Roller proportional and preferably equal to the constant ratio is the maximum line forces of the two press nips.
  • the flexible Press roll having roller in the area of the front and rear press nip each by at least one pressurizable Support element supported from the inside and the maximum line force of each Press nip can be adjusted accordingly via the pressure in question be.
  • the pressure of the area of the rear press nip provided support element depending on a specifiable setpoint can be controlled and / or regulated and the pressure of the depending in the area of the front press nip support element is adjustable by the pressure of the rear support element.
  • a central valve preferably a central proportional pressure reducing valve
  • a hydraulic one Pressure source connected and the front support element via an additional Valve, preferably an additional proportional follower valve with ⁇ P function, in a certain range depending on the pressure of the rear support element to be adjustable.
  • the driven rollers can also each have at least one a support element arranged in the area of the relevant press nip be supported from the inside. In this case, they are opposite each other Support elements of a respective driven roller and the roller provided with the flexible press jacket of the same in each case Pressure can be applied.
  • At least one of the driven rollers has an at least essentially dimensionally stable, cylindrical press jacket.
  • At least one preferably driven belt in particular a felt, sieve or a press belt.
  • the press arrangement according to the invention can be used in particular for drainage and / or smoothing a fibrous web, such as in particular a paper, Cardboard or tissue web may be provided.
  • the flexible press jacket 5 is in the area of the press nips 2, 3 of each a preferably hydraulic support element 10 with a concave trained, hydrodynamically and / or hydrostatically lubricated Press surface supported. This leads to the formation of long Press nips 2, 3.
  • the Press rolls 6, 7 are arranged at the smallest possible distance from one another.
  • the regulated roller 6 is in the web running direction 8 according to the Roller 7 arranged.
  • the flexible roll shell 5 is between the press nips 2, 3 partly via guide elements 11 in the form of Rollers, strips or the like supported so that deformation of the roll shell 5 very strong at speed differences of the rollers 6, 7 can be reduced.
  • the driven rollers 6, 7 have e.g. a dimensionally stable, cylindrical Press jacket, which can also be supported on the inside. These rollers 6, 7 can, however, also be formed by solid rolling, for example. There is preferably an electric drive on the axis of the rollers 6, 7 coupled.
  • the belt 9 is between the press nips 2, 3 passed over a suction guide roller 13, so that the belt 9 the first Press nip 3 leaves approximately tangential with respect to the driven roller 7 and approximately tangential to the driven roller 6 in the second Press nip 2 runs in.
  • the guide roller 13 is also drivable, so that additional Drive power can be introduced into the press nips 2, 3.
  • FIG. 3 shows a further embodiment in a schematic representation a press assembly shown.
  • a basic circuit diagram for hydraulic Control of this press arrangement is shown in FIG. 4.
  • This press arrangement also serves to treat a material web 1 such as in particular a fibrous web in several press nips 2, 3. It also comprises a roller 4, which is supported by support elements 10 has internally supported flexible press jacket 5 and with two more driven rollers 6, 7 each extended in the web running direction 8 Press nip 2, 3 forms.
  • the driven rollers 6, 7 have a dimensionally stable, cylindrical Press jacket in the area of the relevant press gap 2, 3 by at least a support element 14 can be supported from the inside. It is preferably each an electric drive coupled to the axes of the rollers 6, 7.
  • the two press nips 2, 3 can again separate separate press felts 12 or 12 '. There can also be one through both press nips 2, 3 guided endless belt 9 is provided in the form of a press felt be that between the two press nips 2, 3 together with the material web for example, is guided over a guide roller 13.
  • the front press nip 3 viewed in the direction of web travel 8 can be used as an inlet nip and the rear nip 2 viewed in the direction of web travel 8 as Outlet nip are considered.
  • the front is driven accordingly Roller 7 an inlet roller and the rear driven roller 6 one Outlet roller.
  • the rear press nip 2 is operated as a master, as its slave the front press nip 3 is to be considered.
  • the front one to be considered a slave Press nip 3 is preferably only dependent in each mode operated by the master. This dependency is firstly the structure of the hydraulic control and Control concept and on the other through a corresponding tax and Control software ensured.
  • the different operating modes of the press nips 2, 3 are "close”, “transfer”, "load” and "open”.
  • the the flexible press jacket 5 having roller 4 is not driven.
  • the two driven rollers 6, 7, which are basically also by solid rollers can be formed, for example, part of a multi-motor drive a paper machine.
  • the maximum line force MLK the Press nips 2, 3 is a function of the pressure in the present case Support elements 10 and optionally 14th
  • the pressure in the system that makes up the maximum line forces for MLK the presses are produced via a central proportional pressure reducing valve Y2 set.
  • the maximum line force MLK of the front press nip 3 can be about additional proportional sequence valve Y3 with ⁇ P function in a certain one Range varies depending on the rear press nip 2 become.
  • the pressure in the front press nip 3 is thus due to hydraulic Losses that can be around 2%, for example, are always below the pressure in the rear press nip 2.
  • the function of the proportional sequential valve Y3 with ⁇ P function becomes hydraulic monitored by another sequence valve PV1 with ⁇ Pmax function and operated hydraulically so that when a particular one is exceeded value determined by area ratios, i.e. in particular a pressure difference value, which opens the sequence valve PV1 with ⁇ Pmax function and ensures pressure equalization in the two systems. In the case an accident occurring in the hydraulic system is always affected both press nips 2, 3 out.
  • the two press nips 2, 3 are operated together, for example via four buttons or comparable elements to the states Control "Close”, “Transfer”, “Load” and "Open".
  • the maximum line force in the rear press nip 2 is in the operating states "Transfer” and “strain” by the pressure in the support sources or support elements 10 and optionally 14 regulated. This can for example via a potentiometer or a comparable element Setpoint to be supplied to the control and regulation system. This system then compares the value with the current one from a pressure transducer originating actual value and gives a corresponding setpoint to the proportional pressure reducing valve Y2 continue.
  • the maximum line force in the front press nip 3 is also in the operating states “Transfer” and “debit” regulated. This regulation takes place however depending on the rear press nip 2. Inside a fixed area, e.g. 50 to 95% of the maximum line force MLK of the rear press nip 2 can be, the pressure in regulated in the manner described above, but as an actuator here the proportional sequential valve Y3 with ⁇ P function is used.
  • the Drives with a load distribution control in which the load ratio is fixed is set, operated.
  • One of the (two) drives is the Main drive and receives a speedometer for speed measurement.
  • a speed controller gives parallel (two) current setpoints to those assigned to the drives Current regulator, the load (torque) in the specified ratio keep constant.
  • the load ratio between the drives is determined, for example, as follows based on the ratio between the maximum line force MLK of the inlet nip 3 and the maximum line force MLK Outlet nips 2 bound:
  • Load ratio Current setpoint drive inlet roller
  • Current setpoint drive runout roller MLK enema - Nip
  • MLC spout - Nip k
  • the hydraulic concept and the electrical control ensure that that the load ratio is always less than 1.
  • the current consumption of the drives is proportional to the output Torque.
  • M Ges ⁇ E ⁇ A E ⁇ R E ⁇ P E + ⁇ A ⁇ A A ⁇ R A ⁇ P A

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Abstract

Eine Preßanordnung zur Behandlung einer Materialbahn (1) in mehreren Preßspalten (2, 3) umfaßt eine Walze (4), die einen von innen abgestützten flexiblen Preßmantel (5) besitzt und mit wenigstens zwei weiteren, angetriebenen Walzen (6, 7) jeweils einen Preßspalt (2, 3) bildet. Dabei kann bei einer der angetriebenen Walzen (6) die Antriebsleistung oder die Geschwindigkeit entsprechend einem vorgegebenen Sollwert geregelt sein, um auf einfache Weise insbesondere eine gleiche Geschwindigkeit der angetriebenen Walzen (6, 7) zu gewährleisten. Vorteilhafterweise ist auch eine solche Ausführung möglich, bei der die maximale Linienkraft und/oder die Antriebsleistung eines in Bahnlaufrichtung (8) betrachtet vorderen Preßspaltes (3) zumindest innerhalb eines bestimmten Bereichs in Abhängigkeit von der maximalen Linienkraft bzw. der Antriebsleistung eines in Bahnlaufrichtung (8) betrachtet hinteren Preßspaltes (2) steuer- und/oder regelbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Preßanordnung zur Behandlung von bahnförmigem Material bzw. einer Materialbahn in mehreren Preßspalten, bestehend aus einer Walze, die einen von innen abgestützten flexiblen Preßmantel besitzt und mit mindestens zwei weiteren, angetriebenen Walzen jeweils einen Preßspalt bildet.
Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der DE-OS 43 21 404 bekannt und dient dort der Entwässerung einer Faserstoffbahn. Eine solch kompakte Anordnung bereitet jedoch insbesondere hinsichtlich des Antriebs der Walzen Probleme. Dabei kann es insbesondere auch zu sich ändernden ungünstigen mechanischen Belastungen des flexiblen Preßmantels kommen.
Der flexible Preßmantel erlaubt beispielsweise durch die Abstützung auf konkav geformten Stützelementen die Bildung von in Bahnlaufrichtung verlängerten Preßspalten. Auf der anderen Seite erfordert der flexible Preßmantel jedoch auch eine möglichst genaue Synchronisierung der Geschwindigkeit der angetriebenen Walzen, da es sonst zu einer Mantelverformung kommt. Eine mechanische oder elektronische Kopplung der Antriebe ist sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Preßanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auf möglichst einfache und genaue Weise eine gleiche Geschwindigkeit der angetriebenen Walzen erreicht wird. Zudem soll eine über den gesamten Geschwindigkeits- und Linienkraftbereich der Preßanordnung hinweg möglichst gleich bleibende sowie möglichst schonende mechanische Belastung des flexiblen Preßmantels sichergestellt sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer der angetriebenen Walzen die Antriebsleistung oder die Geschwindigkeit entsprechend einem vorgegebenen Sollwert geregelt ist.
Dabei kann zur weiteren Vereinfachung auf eine Regelung der Antriebsleistung oder der Geschwindigkeit der anderen angetriebenen Walze verzichtet werden. Im Ergebnis stellt sich durch die Kopplung über den flexiblen Preßmantel bei der nicht geregelten Walze die gleiche Geschwindigkeit wie bei der geregelten Walze ein.
Da die Antriebsleistung weitestgehend für Reibung und Kompression aufgewendet werden muß, ist es von Vorteil, die Antriebsleistungen beider angetriebenen Walzen zu regeln und das Verhältnis entsprechend der Gegebenheiten konstant zu halten und/oder dem Verhältnis der Linienkräfte der beiden entsprechenden Preßspalte anzupassen.
Damit wird in vorteilhafter Weise insbesondere dem Umstand Rechnung getragen, daß die Linienkräfte einen entscheidenden Einfluß auf die erforderliche Antriebsleistung haben.
Für einen einfachen Antrieb der Walzen ist ein möglichst formstabiler, zylindrischer Preßmantel von Vorteil.
Aufgrund der Verwendung des flexiblen Preßmantels zur Kopplung zwischen den Preßspalten kann es allerdings immer noch, wenn auch in geringem Umfang zu einer Verformung des Preßmantels kommen. Um dem entgegenzuwirken, sollten die Preßspalte einen möglichst geringen Abstand voneinander aufweisen und die geregelte Walze in Bahnlaufrichtung nach der ungeregelten Walze angeordnet sein. Im Ergebnis führen Geschwindigkeitsunterschiede lediglich zur begrenzten Verformung des kurzen Abschnittes zwischen den Preßspalten.
Es ist jedoch auch möglich, den Lauf des flexiblen Preßmantels zwischen den Preßspalten zumindest teilweise abzustützen.
Als zusätzliches Element zur Kopplung zwischen den Preßspalten kann auch ein Band beispielsweise in Form eines Filzes, Siebes oder Preßbandes durch die beiden Preßspalte geführt werden, welches vorzugsweise selbst angetrieben sein sollte. Um die Kopplung effizient zu gestalten, sollte das Band derart geführt sein, daß es den ersten Preßspalt etwa tangential bezüglich der angetriebenen Walze verläßt und etwa tangential bezüglich der angetriebenen Walze in den zweiten Preßspalt läuft.
Besonders geeignet ist die Preßanordnung zur Entwässerung und/oder Glättung von Papier-, Karton- oder Tissuebahnen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner dadurch gelöst, daß die maximale Linienkraft und/oder die Antriebsleistung eines in Bahnlaufrichtung betrachtet vorderen Preßspaltes zumindest innerhalb eines bestimmten Bereichs in Abhängigkeit von der maximalen Linienkraft bzw. der Antriebsleistung eines in Bahnlaufrichtung betrachtet hinteren Preßspaltes steuer- und/oder regelbar ist.
Aufgrund dieser Ausbildung ist eine über den gesamten Geschwindigkeits- und Linienkraftbereich der Preßanordnung hinweg möglichst gleichbleibende sowie möglichst schonende mechanische Belastung des flexiblen Preßmantels sichergestellt.
Eine bevorzugte praktische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Preßanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die dem hinteren Preßspalt zugeordnete hintere angetriebene Walze mit einer höheren Antriebsleistung betreibbar ist als die dem vorderen Preßspalt zugeordnete vordere angetriebene Walze und daß das Verhältnis der Antriebsleistungen der beiden angetriebenen Walzen in Abhängigkeit von dem Verhältnis der maximalen Linienkräfte dieser beiden angetriebenen Walzen steuer- und/oder regelbar ist. Nachdem die hintere angetriebene Walze mit einer höheren Antriebsleistung betrieben wird als die vordere angetriebene Walze, ist sichergestellt, daß der flexible Preßmantel während des normalen Betriebs stets in Richtung des hinteren Preßspaltes vorgespannt ist.
Von Vorteil ist auch, wenn das Verhältnis zwischen der maximalen Linienkraft des vorderen Preßspaltes und der maximalen Linienkraft des hinteren Preßspaltes konstant gehalten und das Verhältnis zwischen der Antriebsleistung oder dem Stromsollwert der vorderen angetriebenen Walze und der Antriebsleistung bzw. dem Stromsollwert der hinteren angetriebenen Walze proportional und vorzugsweise gleich dem konstanten Verhältnis der maximalen Linienkräfte der beiden Preßspalte ist. In diesem Fall kann das Verhältnis zwischen der maximalen Linienkraft des vorderen Preßspaltes und der maximalen Linienkraft des hinteren Preßspaltes insbesondere auf einem konstanten Wert Kleiner 1 gehalten und das Verhältnis der Antriebsleistungen bzw. der Stromsollwerte der angetriebenen Walzen gleich diesem konstant gehaltenen Verhältnis der maximalen Linienkräfte sein. Indem das Verhältnis der maximalen Linienkräfte der beiden Preßspalte kleiner 1 gehalten wird, ist gleichzeitig auch sichergestellt, daß die Antriebsleistung der vorderen angetriebenen Walze geringer bleibt als die der hinteren angetriebenen Walze und entsprechend der flexible Preßmantel in Richtung des hinteren Preßspaltes vorgespannt bleibt.
Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform kann die den flexiblen Preßmantel aufweisende Walze im Bereich des vorderen und des hinteren Preßspaltes jeweils durch wenigstens ein druckbeaufschlagbares Stützelement von innen abgestützt und die maximale Linienkraft eines jeweiligen Preßspaltes über den betreffenden Druck entsprechend einstellbar sein. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn der Druck des im Bereich des hinteren Preßspaltes vorgesehenen Stützelements in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Sollwert steuer- und/oder regelbar und der Druck des im Bereich des vorderen Preßspaltes vorgesehenen Stützelements in Abhängigkeit von dem Druck des hinteren Stützelements einstellbar ist. Dabei kann das hintere Stützelement über ein zentrales Ventil, vorzugsweise ein zentrales Proportional-Druck-Reduzierventil, mit einer hydraulischen Druckquelle verbunden und das vordere Stützelement über ein zusätzliches Ventil, vorzugsweise ein zusätzliches Proportional-Folgeventil mit ΔP-Funktion, in einem bestimmten Bereich in Abhängigkeit vom Druck des hinteren Stützelements einstellbar sein.
Zur Überwachung der Funktion des zusätzlichen Ventils ist zweckmäßigerweise ein weiteres Ventil, vorzugsweise ein Proportional-Folgeventil mit ΔPmax-Funktion, vorgesehen, das bei Überschreiten eines insbesondere durch Flächenverhältnisse bestimmten Differenzdruckwertes öffnet, um gegebenenfalls für einen Druckausgleich zwischen dem hinteren und dem vorderen Stützelement zu sorgen.
Grundsätzlich können auch die angetriebenen Walzen jeweils durch wenigstens ein im Bereich des betreffenden Preßspaltes angeordnetes Stützelement von innen abgestützt sein. In diesem Fall sind die einander gegenüberliegenden Stützelemente einer jeweiligen angetriebenen Walze und der mit dem flexiblen Preßmantel versehenen Walze von dem jeweils gleichen Druck beaufschlagbar.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform besitzt wenigstens eine der angetriebenen Walzen einen zumindest im wesentlichen formstabilen, zylindrischen Preßmantel.
In bestimmten Fällen kann es von Vorteil sein, wenn durch die beiden Preßspalte zumindest ein vorzugsweise angetriebenes Band, insbesondere ein Filz, Sieb oder ein Preßband, geführt ist.
Die erfindungsgemäße Preßanordnung kann insbesondere zur Entwässerung und/oder Glättung einer Faserstoffbahn wie insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn vorgesehen sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer ersten Preßanordnung,
Fig. 2
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Preßanordnung mit einem durch beide Preßspalte geführten angetriebenen Band,
Fig. 3
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Preßanordnung und
Fig. 4
ein Prinzipschaltbild zur hydraulischen Steuerung der Preßanordnung gemäß Fig. 3.
Bei den beiden Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 besteht die Preßanordnung jeweils aus einer Walze 4 mit einem innen abgestützten flexiblen Preßmantel 5, die mit zwei weiteren, angetriebenen Walzen 6 und 7 je einen Preßspalt 2, 3 bildet. Dabei wird bei einer der angetriebenen Walzen, hier z.B. der Walze 6, die Antriebsleistung oder die Geschwindigkeit entsprechend einem vorgegebenen Sollwert geregelt. Durch die Kopplung über den Preßmantel 5 stellt sich bei der angetriebenen Walze 7 automatisch die gleiche Geschwindigkeit ein.
Der flexible Preßmantel 5 wird im Bereich der Preßspalte 2, 3 von jeweils einem vorzugsweise hydraulischem Stützelement 10 mit einer konkav ausgebildeten, hydrodynamisch und/oder hydrostatisch geschmierten Preßfläche abgestützt. Hierdurch kommt es zur Ausbildung von langen Preßspalten 2, 3.
Um die Belastung des flexiblen Walzenmantels 5 zu verringern, sind die Preßwalzen 6, 7 in einem möglichst geringen Abstand voneinander angeordnet. Dabei ist die geregelte Walze 6 in Bahnlaufrichtung 8 nach der Walze 7 angeordnet. Außerdem ist der flexible Walzenmantel 5 zwischen den Preßspalten 2, 3 teilweise über Führungselemente 11 in Form von Rollen, Leisten oder ähnlichem abgestützt, so daß Verformungen des Walzenmantels 5 bei Geschwindigkeitsdifferenzen der Walzen 6, 7 sehr stark vermindert werden.
Die angetriebenen Walzen 6, 7 besitzen z.B. einen formstabilen, zylindrischen Preßmantel, der innen ebenfalls abgestützt sein kann. Diese Walzen 6, 7 können beispielsweise jedoch auch durch Massivwalzen gebildet sein. Dabei ist vorzugsweise jeweils ein Elektroantrieb an die Achse der Walzen 6, 7 gekoppelt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist nur die Faserstoffbahn 1 durch die Preßspalte 2, 3 geführt, wodurch eine Glättung erreicht wird. In der Fig. 2 ist eine Preßanordnung zur Entwässerung der Faserstoffbahn 1 dargestellt. Aus diesem Grund wird ein den flexiblen Preßmantel umschlingendes endloses Band 9 in Form eines Preßfilzes durch beide Preßspalte 2, 3 geführt. Auf der anderen Seite der Faserstoffbahn 1 läuft durch jeden Preßspalt 2, 3 ein separater endloser Preßfilz 12 bzw. 12'. Die Preßfilze 12, 12' dienen zur Aufnahme und Abführung des in den Preßspalten 2, 3 ausgepreßten Wassers. Das Band 9 wird zwischen den Preßspalten 2, 3 über eine besaugte Leitwalze 13 geführt, so daß das Band 9 den ersten Preßspalt 3 etwa tangential bezüglich der angetriebenen Walze 7 verläßt und etwa tangential bezüglich der angetriebenen Walze 6 in den zweiten Preßspalt 2 einläuft. Die Leitwalze 13 ist ebenfalls antreibbar, so daß zusätzliche Antriebsleistung in die Preßspalte 2, 3 eingebracht werden kann.
In der Fig. 3 ist in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer Preßanordnung gezeigt. Ein Prinzipschaltbild zur hydraulischen Steuerung dieser Preßanordnung ist in der Fig. 4 wiedergegeben.
Auch diese Preßanordnung dient wieder der Behandlung einer Materialbahn 1 wie insbesondere einer Faserstoffbahn in mehreren Preßspalten 2, 3. Sie umfaßt auch wieder eine Walze 4, die einen durch Stützelemente 10 von innen abgestützten flexiblen Preßmantel 5 besitzt und mit zwei weiteren, angetriebenen Walzen 6, 7 jeweils einen in Bahnlaufrichtung 8 verlängerten Preßspalt 2, 3 bildet.
Die angetriebenen Walzen 6, 7 besitzen einen formstabilen, zylindrischen Preßmantel, der im Bereich des betreffenden Preßspaltes 2, 3 durch wenigstens ein Stützelement 14 von innen abgestützt sein kann. Dabei ist vorzugsweise jeweils ein Elektroantrieb an die Achsen der Walzen 6, 7 angekoppelt.
Durch die beiden Preßspalte 2, 3 können wieder getrennte endlose Preßfilze 12 bzw. 12' geführt sein. Es kann auch wieder ein durch beide Preßspalte 2, 3 geführtes endloses Band 9 in Form eines Preßfilzes vorgesehen sein, das zwischen den beiden Preßspalten 2, 3 zusammen mit der Materialbahn beispielsweise über eine Leitwalze 13 geführt wird.
Der in Bahnlaufrichtung 8 betrachtet vordere Preßspalt 3 kann als Einlauf-Nip und der in Bahnlaufrichtung 8 betrachtet hintere Preßspalt 2 als Auslauf-Nip betrachtet werden. Entsprechend bildet die vordere angetriebene Walze 7 eine Einlauf-Walze und die hintere angetriebene Walze 6 eine Auslauf-Walze.
Der hintere Preßspalt 2 wird als Master betrieben, als dessen Slave der vordere Preßspalt 3 zu betrachten ist. Der als Slave zu betrachtende vordere Preßspalt 3 wird vorzugsweise in jeder Betriebsart nur in Abhängigkeit von dem Master betrieben. Diese Abhängigkeit wird zum einen durch den Aufbau des sich aus der Fig. 4 ergebenden hydraulischen Steuer- und Regelkonzepts und zum andern durch eine entsprechende Steuer- und Regelsoftware sichergestellt. Die verschiedenen Betriebsarten der Preßspalte 2, 3 sind "Schließen", "Überführen", "Belasten" und "Öffnen". Die den flexiblen Preßmantel 5 aufweisende Walze 4 ist nicht angetrieben. Die beiden angetriebenen Walzen 6, 7, die grundsätzlich auch durch Massivwalzen gebildet sein können, können beispielsweise Teil eines Mehrmotorenantriebs einer Papiermaschine sein. Die maximale Linienkraft MLK der Preßspalte 2, 3 ist im vorliegenden Fall eine Funktion des Druckes in den Stützelementen 10 und gegebenenfalls 14.
Gemaß dem sich aus der Fig. 4 ergebenden Hydraulikkonzept wird die hydraulische Druckölversorgung des Gesamtsystems über ein zentrales 2-Wege-Schaltventil Y1 bereitgestellt, mit dem die Pressen im Schaltzustand "a" in den Betriebsarten "Schließen", "Überführen" und "Belasten" und im Schaltzustand "b" in der Betriebsart "Öffnen" betrieben werden können.
Der Druck im System, aus dem sich die maximalen Linienkräfte MLK für die Pressen ergeben, wird über ein zentrales Proportional-Druck-Reduzierventil Y2 eingestellt.
Die maximale Linienkraft MLK des vorderen Preßspaltes 3 kann über ein zusätzliches Proportional-Folgeventil Y3 mit ΔP-Funktion in einem bestimmten Bereich in Abhängigkeit von dem hinteren Preßspalt 2 variiert werden.
Der Druck im vorderen Preßspalt 3 liegt somit bedingt durch hydraulische Verluste, die beispielsweise bei etwa 2 % liegen können, stets unterhalb des Drucks im hinteren Preßspalt 2.
Die Funktion des Proportional-Folgeventils Y3 mit ΔP-Funktion wird hydraulisch durch ein weiteres Folgeventil PV1 mit ΔPmax-Funktion überwacht und hydraulisch so betrieben, daß bei Überschreiten eines insbesondere durch Flächenverhältnisse bestimmten Wertes, d.h. insbesondere eines Druckdifferenzwertes, das Folgeventil PV1 mit ΔPmax-Funktion öffnet und für einen Druckausgleich in den beiden Systemen sorgt. Im Fall einer im Hydrauliksystem auftretenden Havarie wirkt sich diese stets auf beide Preßspalte 2, 3 aus.
Die Bedienung der beiden Preßspalte 2, 3 sowie die elektrische Steuerung ergeben sich aus folgendem:
Die Bedienung der beiden Preßspalte 2, 3 erfolgt gemeinsam beispielsweise über vier Taster oder vergleichbare Elemente, um die Zustände "Schließen", "Überführen", "Belasten" und "Öffnen" anzusteuern.
Die maximale Linienkraft im hinteren Preßspalt 2 wird in den Betriebszustanden "Überführen" und "Belasten" durch den Druck in den Stützquellen oder Stützelementen 10 und gegebenenfalls 14 geregelt. Dazu kann beispielsweise über ein Potentiometer oder ein vergleichbares Element ein Sollwert an das Steuer- und Regelsystem geliefert werden. Dieses System vergleicht dann den Wert mit dem aktuellen, von einem Druckaufnehmer stammenden Istwert und gibt einen entsprechenden Sollwert an das Proportional-Druck-Reduzierventil Y2 weiter.
Die maximale Linienkraft im vorderen Preßspalt 3 wird auch in den Betriebszuständen "Überführen" und "Belasten" geregelt. Diese Regelung erfolgt allerdings in Abhängigkeit von dem hinteren Preßspalt 2. Innerhalb eines festen Bereichs, der z.B. 50 bis 95 % der maximalen Linienkraft MLK des hinteren Preßspalts 2 betragen kann, wird somit der Druck in der zuvor beschriebenen Weise geregelt, wobei als Stellglied hier jedoch das Proportional-Folgeventil Y3 mit ΔP-Funktion dient.
Ein Beispiel für die Steuerung der variablen Lastverteilung der beiden Antriebsmotoren ergibt sich aus folgendem:
Bei herkömmlichen kraftschlüssigen Antriebskombinationen werden die Antriebe mit einer Lastverteilungsregelung, bei der das Lastverhältnis fest eingestellt ist, betrieben. Dabei ist einer der (beiden) Antriebe der Hauptantrieb und erhält einen Tacho zur Drehzahlerfassung. Ein Drehzahlregler gibt parallel (zwei) Stromsollwerte auf die den Antrieben zugeordneten Stromregler, die die Last (Drehmoment) im vorgegebenen Verhältnis konstant halten.
Bei den vorliegenden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Preßanordnung ist es nun wichtig, daß der flexible Preßmantel 5 zwischen dem den Einlauf-Nip bildenden vorderen Preßspalt 3 und dem den Auslauf-Nip bildenden hinteren Preßspalt 2 stets straff läuft. Dies wird dadurch erreicht, daß der Antrieb der die Auslauf-Walze bildenden hinteren angetriebenen Walze 6 mit höherer Last betrieben wird als der Antrieb der die Einlauf-Walze bildenden vorderen Walze 7.
Um die Kraftübertragung für den flexiblen Preßmantel 5 möglichst schonend und gleichbleibend über den gesamten Geschwindigkeits- und Linearkraftbereich zu gewährleisten, wird das Lastverhältnis zwischen den Antrieben z.B. wie folgt an das Verhältnis zwischen der maximalen Linenkraft MLK des Einlauf-Nips 3 zu der maximalen Linienkraft MLK des Auslauf-Nips 2 gebunden: Lastverhältnis = StromsollwertAntriebEinlauf -Walze StromsollwertAntriebAuslauf -Walze = MLKEinlauf - Nip MLKAuslauf - Nip = k
Durch das Hydraulikkonzept und die elektrische Steuerung wird sichergestellt, daß das Lastverhältnis stets Kleiner als 1 ist.
Die entsprechenden Zusammenhänge ergeben sich auch aus der folgenden Herleitung:
Die Stromaufnahme der Antriebe ist proportional zum abgegebenen Drehmoment.
Das Gesamtdrehmoment setzt sich zusammen aus der Summe der Drehmomente. MGes = ME + MA mit:
  • ME = Drehmoment der Einlauf-Walze
  • MA = Drehmoment der Auslauf-Walze
    • M = Fr·r
    • Fr = Fn·µ
    • Fn = A·p
    mit:
    • Fr = Reibkraft
    • Fn = Normalkraft und µ = Reibfaktor
    • A = Fläche des Schuhs
    • p = Druck auf den Schuh
    • r = Walzenradius
    Somit ergibt sich für das Drehmoment der Einlauf-Walze: ME = µE·AE·rE·pE
    Für das Drehmoment der Auslauf-Walze ergibt sich: MA = µA·AA·rA·pA
    Für das Gesamtdrehmoment gilt die folgende Beziehung: MGes = µE·AE·rE·pE+µA·AA·rA·pA
    Bei gleichen geometrischen Verhältnissen gilt: µE ≈ µA ≈ µ AE = AA = A rE = rA = r wobei µE ≤ µA
    und somit: MGes = µ·A·r(pE+pA)
    Bei drehendem Walzenpaket ist (µ·A·r) eine Konstante, woraus folgt: MGes ∼ (pE+pA)
    Mit der vereinfachten Beziehung für Drehstrommotoren gilt: IGes ∼ MGes mit IGes = Wirkanteile der Läuferströme der Motoren
    Daraus ergibt sich: IGes ∼ (pE+pA)
    Mit der Vorgabe, daß die maximale Linienkraft MLK und somit der Druck pE im Einlauf-Nip 3 um einen Faktor "k" Kleiner ist als der Druck pA im Auslauf-Nip 2, gilt: IGes ∼ pA·(k+1) mit: pE = k·pA (0,5 < k < 1)
    Wird nun der Faktor "k" auch auf der Stromseite eingesetzt, so ergibt sich: IGes = IE·k+IA
    Bezugszeichenliste
    1
    Materialbahn
    2
    verlängerter Preßspalt
    3
    verlängerter Preßspalt
    4
    Walze mit flexiblem Preßmantel
    5
    flexibler Preßmantel
    6
    angetriebene Walze
    7
    angetriebene Walze
    8
    Bahnlaufrichtung
    10
    Stützelemente
    11
    Führungselemente
    12
    Preßfilz
    12'
    Preßfilz
    13
    Leitwalze
    14
    Stützelemente
    Y1
    2-Wege-Schaltventil
    Y2
    Proportional-Druck-Reduzierventil
    Y3
    Proportional-Folgeventil mit ΔP-Funktion
    PV1
    Folgeventil mit ΔPmax-Funktion

    Claims (21)

    1. Preßanordnung zur Behandlung einer Materialbahn (1) in mehreren Preßspalten (2, 3), bestehend aus einer Walze (4), die einen von innen abgestützten flexiblen Preßmantel (5) besitzt und mit mindestens zwei weiteren, angetriebenen Walzen (6, 7) jeweils einen Preßspalt (2, 3) bildet,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß bei einer (6) der angetriebenen Walzen (6, 7) die Antriebsleistung oder die Geschwindigkeit entsprechend einem vorgegebenen Sollwert geregelt ist.
    2. Preßanordnung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß bei der anderen angetriebenen Walze (7) weder die Antriebsleistung noch die Geschwindigkeit geregelt ist.
    3. Preßanordnung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die Antriebsleistung beider Walzen (6, 7) geregelt und das Verhältnis der Antriebsleistungen konstant ist und/oder dem Verhältnis der Linienkräfte der beiden entsprechenden Preßspalte (2, 3) entspricht.
    4. Preßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die angetriebenen Walzen (6, 7) einen zumindest im wesentlichen formstabilen, zylindrischen Preßmantel besitzen.
    5. Preßanordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß Preßspalte (2, 3) in einem möglichst geringen Abstand voneinander angeordnet sind und die geregelte Walze (6) in Bahnlaufrichtung (8) nach der ungeregelten Walze (7) angeordnet ist.
    6. Preßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß der Lauf des flexiblen Preßmantels (5) auch zwischen den Preßspalten (2, 3) zumindest teilweise von innen abgestützt ist.
    7. Preßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß durch beide Preßspalte (2, 3) zumindest ein vorzugsweise angetriebenes Band (9) wie insbesondere ein Filz, Sieb oder ein Preßband geführt ist.
    8. Preßanordnung nach Anspruch 7,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß das Band (9) derart geführt ist, daß es den ersten Preßspalt (3) etwa tangential bezüglich der angetriebenen Walze (7) verläßt und etwa tangential bezüglich der anderen angetriebenen Walze (6) in den zweiten Preßspalt (2) läuft.
    9. Preßanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Behandlung einer Faserstoffbahn (1), insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn,
      dadurch gekennzeichnet,
      die Preßanordnung der Entwässerung und/oder Glättung der Faserstoffbahn (1) dient.
    10. Preßanordnung zur Behandlung einer Materialbahn (1) in mehreren Preßspalten (2, 3), mit einer Walze (4), die einen von innen abgestützten flexiblen Preßmantel (5) besitzt und mit wenigstens zwei weiteren, angetriebenen Walzen (6, 7) jeweils einen Preßspalt (2, 3) bildet, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die maximale Linienkraft und/oder die Antriebsleistung eines in Bahnlaufrichtung (8) betrachtet vorderen Preßspaltes (3) zumindest innerhalb eines bestimmten Bereichs in Abhängigkeit von der maximalen Linienkraft bzw. der Antriebsleistung eines in Bahnlaufrichtung (8) betrachtet hinteren Preßspaltes (2) steuer- und/oder regelbar ist.
    11. Preßanordnung nach Anspruch 10,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die dem hinteren Preßspalt (2) zugeordnete hintere angetriebene Walze (6) mit einer höheren Antriebsleistung betreibbar ist als die dem vorderen Preßspalt (3) zugeordnete vordere angetriebene Walze (7) und daß das Verhältnis der Antriebsleistungen der beiden angetriebenen Walzen (6, 7) in Abhängigkeit von dem Verhältnis der maximalen Linienkräfte dieser beiden angetriebenen Walzen (6, 7) steuer- und/oder regelbar ist.
    12. Preßanordnung nach Anspruch 10 oder 11,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß das Verhältnis zwischen der maximalen Linienkraft des vorderen Preßspaltes (3) und der maximalen Linienkraft des hinteren Preßspaltes (2) konstant gehalten und das Verhältnis zwischen der Antriebsleistung oder dem Stromsollwert der vorderen angetriebenen Walze (7) und der Antriebsleistung bzw. dem Stromsollwert der hinteren angetriebenen Walze (6) proportional und vorzugsweise gleich dem konstanten Verhältnis der maximalen Linienkräfte der beiden Preßspalte (3, 2) ist.
    13. Preßanordnung nach Anspruch 12,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß das Verhältnis zwischen der maximalen Linienkraft des vorderen Preßspaltes (3) und der maximalen Linienkraft des hinteren Preßspaltes (2) auf einem konstanten Wert (k) Kleiner 1 gehalten und das Verhältnis der Antriebsleistungen bzw. der Stromsollwerte der angetriebenen Walzen (7, 6) gleich diesem konstant gehaltenen Verhältnis der maximalen Linienkräfte ist.
    14. Preßanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die den flexiblen Preßmantel (5) aufweisende Walze (4) im Bereich des vorderen und des hinteren Preßspaltes (3, 2) jeweils durch wenigstens ein druckbeaufschlagbares Stützelement (10) von innen abgestützt ist und daß die maximale Linienkraft eines jeweiligen Preßspaltes über den betreffenden Druck entsprechend einstellbar ist.
    15. Preßanordnung nach Anspruch 14,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß der Druck des im Bereich des hinteren Preßspaltes (2) vorgesehenen Stützelements (10) in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Sollwert steuer- und/oder regelbar und der Druck des im Bereich des vorderen Preßspaltes (3) vorgesehenen Stützelements (10) in Abhängigkeit von dem Druck des hinteren Stützelements (10) einstellbar ist.
    16. Preßanordnung nach Anspruch 15,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß das hintere Stützelement (10) über ein zentrales Ventil (Y2), vorzugsweise ein zentrales Proportional-Druck-Reduzierventil, mit einer hydraulischen Druckquelle verbunden und das vordere Stützelement (10) über ein zusätzliches Ventil (Y3), vorzugsweise ein zusätzliches Proportional-Folgeventil mit ΔP-Funktion, in einem bestimmten Bereich in Abhängigkeit vom Druck des hinteren Stützelements (10) einstellbar ist.
    17. Preßanordnung nach Anspruch 16,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß zur Überwachung der Funktion des zusätzlichen Ventils (Y3) ein weiteres Ventil (PV1), vorzugsweise ein Proportional-Folgeventil mit ΔPmax-Funktion, vorgesehen ist, das bei Überschreiten eines insbesondere durch Flächenverhältnisse bestimmten Differenzdruckwertes öffnet, um gegebenenfalls für einen Druckausgleich zwischen dem hinteren und dem vorderen Stützelement (10) zu sorgen.
    18. Preßanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 17,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß auch die angetriebenen Walzen (7, 6) jeweils durch wenigstens ein im Bereich des betreffenden Preßspaltes (3, 2) angeordnetes Stützelement (14) von innen abgestützt sind und daß die einander gegenüberliegenden Stützelemente (14, 10) einer jeweiligen angetriebenen Walze (7, 6) und der mit dem flexiblen Preßmantel (5) versehenen Walze (4) von dem gleichen Druck beaufschlagbar sind.
    19. Preßanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 18,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß wenigstens eine der angetriebenen Walzen (7, 6) einen zumindest im wesentlichen formstabilen, zylindrischen Preßmantel besitzt.
    20. Preßanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 19,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß durch die beiden Preßspalte (3, 2) zumindest ein vorzugsweise angetriebenes Band (9), insbesondere ein Filz, Sieb oder ein Preßband, geführt ist.
    21. Preßanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 20,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß sie zur Entwässerung und/oder Glättung einer Faserstoffbahn (1), insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, vorgesehen ist.
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