EP3149240B1 - Pressenanordnung - Google Patents

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EP3149240B1
EP3149240B1 EP15727371.5A EP15727371A EP3149240B1 EP 3149240 B1 EP3149240 B1 EP 3149240B1 EP 15727371 A EP15727371 A EP 15727371A EP 3149240 B1 EP3149240 B1 EP 3149240B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
press
roll
bragg grating
sensors
pressure sensors
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
EP15727371.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3149240A1 (de
Inventor
Matthias Schmitt
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 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 Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP3149240A1 publication Critical patent/EP3149240A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3149240B1 publication Critical patent/EP3149240B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • D21F3/06—Means for regulating the pressure
    • 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
    • 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
    • D21F3/08—Pressure rolls

Definitions

  • the invention relates to a press arrangement for a machine for producing and / or processing a fibrous web, in particular paper, board or tissue web, with a central roll and a first and a second counterpressure unit, wherein the first counterpressure unit with the central roll a first press nip and the second Counterpressure unit with the central roller forms a second press nip.
  • Press arrangements with a central roller on which two or more press nips are formed make high demands in many respects on the setting of the most accurate possible pressure distribution in the cross machine direction for both press nips.
  • An exact measurability of the real pressure distribution in the press nip is important, since often the hydraulic pressure is driven with a press roll against the central roll or the hydraulic pressure of the pressure of a shoe press roll or bending compensating roll can differ by incorrect calibration of the real pressure nip pressure distribution.
  • a press arrangement comprising at least one central roll and a first and second counterpressure unit, in which the first press unit forms a first press nip with the central roll and the second press unit with the central roll forms a second press nip, and wherein the central roll has a plurality in the central roll embedded and arranged in the cross machine direction side by side pressure sensors, by means of which the pressure profile can be determined in the cross machine direction of the central roll in the first and in the second press nip.
  • each of the sensors arranged in the cross-machine direction successively passes through the press nips and, when passing through the respective press nip, outputs a pressure signal which can be assigned to the respective press nip and the pressure sensor.
  • the pressure in the press nip is (are) determined by the successive passage of the respective pressure sensor through the respective press nip.
  • the pressure distribution in the cross machine direction in each press nip can thus be measured by means of an arrangement of a plurality of pressure sensors embedded in the central roller and rotating with the central roller, which pressure is applied between the central roller and one of them Counterpressure element is formed.
  • the pressure profile in the transverse direction of several press nips with a sensor arrangement in only one roller, namely the central roller can be determined.
  • the solution according to the invention is therefore simple and inexpensive, and enables accurate determination of the pressure profile in each press nip formed with the central roll.
  • the method may comprise the further step of determining the hydraulic pressure of the support arms of the bearing journal and / or the support punches for supporting the roll shell with respect to the support yoke Storage of the deflection-compensated press roll or shoe press roll and optionally include the representation of the determined hydraulic pressure and the pressure distribution measured with the pressure sensors.
  • the plurality of pressure sensors are fiber-optic pressure sensors, in particular Bragg grating sensors.
  • Bragg grating sensors are in many respects suitable for use in the solution according to the invention, since they have short reaction times and can therefore resolve in a short time successive measuring signals, which result from short successive nip passages.
  • the Bragg grating sensors Preferably, at least some, in particular all, of the Bragg grating sensors have a mutually different Bragg wavelength.
  • a Bragg wavelength which is different from the other Bragg wavelengths, a Bragg grating sensor can be unambiguously identified, irrespective of whether or not it passes through the press nip simultaneously with other Bragg grating sensors of a different Bragg wavelength.
  • the Bragg grating sensors with a mutually different Bragg wavelength are far superior to the known piezo pressure sensors or film pressure sensors, since in the latter the spatial resolution on the order of the measured signals is generated, which is generated by not all sensors go through the respective press nip at the same time.
  • the rotational position of the pressure sensors is determined during rotational movement of the central roller with the aid of a trigger signal.
  • a trigger signal is generated with each revolution of the central roller by means of which the position of each of the pressure sensors in the circumferential direction of the central roller is determined or can be determined.
  • the trigger signal is generated by means of a Hall sensor whose signals have a very steep edge, whereby the rotational position of the roller can be determined with high precision.
  • the individual sensors are not distributed over the entire circumference of the roller, but are in a sector whose angle ⁇ is less than 90 °, preferably less than 45 °, particularly preferably less than 20 °, very particularly preferably less than 10 °.
  • the sensors can also be on a line in CD direction. Since the rotational position of the roller can be determined very accurately, it is for example possible that measured values of the sensors are evaluated only when the angular range ⁇ is within a nip. Thus, a faster measurement is possible because only relatively few data must be processed.
  • At least some, in particular all, of the plurality of pressure sensors can be connected by means of at least one signal line to a signal excitation unit and / or to a signal evaluation unit.
  • At least one optical waveguide may be provided, wherein the at least one optical waveguide comprises sections without Bragg grating sensors and sections designed as Bragg grating sensors, and in each case between two adjacent slits without Bragg grating sensors as a Bragg grating sensor trained section and vice versa.
  • each Bragg grating sensor section provides a pressure sensor
  • each non-Bragg grating section provides a portion of the at least one signal line.
  • Such an optical waveguide thus provides an arrangement of a plurality of series-connected Bragg grating sensors.
  • Signal lines and pressure sensors formed from optical waveguides are particularly preferable because they are significantly smaller in comparison to piezo or film pressure sensors and therefore less disturbing the construction of the central roller than the latter.
  • a plurality of optical waveguides can be provided, to which the Bragg grating sensors are divided. This may mean that a first optical fiber provides a first array of Bragg grating sensors in series and a second optical fiber provides a second array of Bragg grating sensors in series.
  • the central roller can be constructed.
  • the central roller has a roller core and a cover surface of the roller core substantially covering the cover.
  • the central roller does not comprise a cover, but that the metallic outer surface of the roller core of the central roller comes into direct contact with a covering or the fibrous web.
  • the cover can in this case have a radially outer functional layer, which can be brought into contact with the fibrous web or with a fabric, wherein the functional layer can be, for example, a polymeric or a ceramic or a metallic functional layer.
  • a polymeric functional layer may contain, for example, as an essential constituent, preferably more than 60%, particularly preferably 80% or more, epoxy resin, polyurethane, rubber or mixtures thereof.
  • the polymeric functional layer may contain particulate and / or fibrous filler. Has the polymeric functional layer as a major epoxy resin, so be this fiber reinforced, where, for example, come as reinforcing fibers glass fibers in question.
  • the ceramic or metallic functional layer can be produced, for example, by a thermal coating method.
  • a thermal coating or spraying process is understood as meaning a surface coating process in which, according to the definition of DIN EN 657 filler materials, the so-called spray additives, inside or outside a spray burner, are melted or melted in a gas stream in the form of spray particles the surface of the component to be coated are spun.
  • the ceramic functional layer may further contain or be formed as an essential component of a metal-oxide compound or a metal-carbide compound or a metal-nitride compound.
  • a metal-oxide compound is, for example, a chromium-oxide compound into consideration.
  • a ceramic or metallic functional layer produced by thermal coating it may be useful due to the often occurring temperatures of more than 200 ° C that when using Bragg grating sensors or the optical waveguide of a high temperature resistant material, such as sapphire Glass, are.
  • the metallic cover layer may, for example, be a functional layer which contains as its essential constituent chromium or tungsten or molybdenum or niobium or boron or nickel or a mixture or alloy thereof or is formed therefrom.
  • the cover may further have, in addition to the functional layer, an adhesive layer arranged radially between the roller core and the functional layer.
  • the pressure sensors can be arranged at different radial positions of the central roller.
  • the pressure sensors are embedded in relation or between the cover and the roll core.
  • the pressure sensors are embedded in the cover, they can be arranged in the functional layer of the cover or between the functional view and the adhesive layer of the cover.
  • a groove is provided in the roll core or in relation, in which the pressure sensors, in particular Bragg grating sensors, and the signal line, in particular Sections of the optical waveguides without Bragg grating sensors are arranged.
  • This can be useful in particular in the combination of pressure sensors, which are designed as Bragg grating sensors with optical waveguide, and a production of the functional layer by a thermal coating process, since in this high mechanical forces act on the / the optical waveguide and this mechanically very sensitive are.
  • a first number of the pressure sensors can be arranged in a first region extending in the cross-machine direction over substantially the working width of the central roll whose extent in the circumferential direction is less than 30 cm, preferably less than 15 cm, particularly preferably less than 5 cm.
  • the working width of the central roll is to be understood as the length in the cross-machine direction on which the fibrous web is guided.
  • the first number of pressure sensors goes relatively simultaneously through the respective press nip.
  • substantially the working width in this context should mean at least 70%, preferably at least 80% of the working width.
  • a second number of the pressure sensors are arranged in a second area extending in the cross-machine direction over substantially the working width of the central roller whose extent in the circumferential direction is less than 30 cm, preferably less than 15 cm, particularly preferably less than 5 cm viewed in the circumferential direction at least 45 ° ⁇ 10 °, preferably at least 90 ° ⁇ 10 °, particularly preferably offset by 180 ° ⁇ 20 ° to each other.
  • At least two pressure readings for each nip at each sensor position in the cross-machine direction can be taken in each rotational movement of the central roll.
  • the first number of pressure sensors based on the lateral surface of the central roller, is helically arranged or arranged on this non-uniformly spaced apart in the circumferential direction and in the cross-machine direction.
  • the central roller is preferably not a deflection-compensated roller or shoe press roller. Preferably, the central roller is not driven.
  • At least one of the two counterpressure units of the first and second counterpressure unit may be a press roll or a shoe press roll.
  • at least one of the press rollers may be a deflection-compensated press roller.
  • both of the two counterpressure units of the first and second counterpressure units may be press rolls.
  • the one of the two counterpressure units of the first and second counterpressure unit is a deflection-compensated pressure roller and the other of the two counterpressure units of the first and second counterpressure unit is not a deflection-compensated roller.
  • at least one of the two press rolls, in particular both press rolls are driven. This is particularly useful when the central roller is not driven.
  • one of the two counterpressure units of the first and second counterpressure unit is a press roll and the other of the two counterpressure units of the first and second counterpressure unit is a shoe press roll.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a press assembly 6 of a paper machine 1 according to the invention.
  • a fibrous web 2 is transferred to a pick-up roller 3 comprehensive prick-up point 4 of a Formierpartie 5 in the press assembly 6.
  • the press arrangement 6 has a press nip 9 formed by two press rolls 7, 8 through which the fibrous web 2 first passes before being guided by a first press nip 10 and a second press nip 11 of a central roll arrangement, in which a central roll 12 has a first press roll 13 formed counterpressure element the first press nip 10 and with a second formed as a press roller 14 counterpressure element forms the second press nip 11.
  • the press rolls 7, 8, 13 and 14 are driven, whereas the central roll 12 is not driven.
  • the press roller 13 is further a deflection-compensated press roller.
  • the central roll 12 has a roll cover 15 with a polymeric functional layer 16 made of glass-fiber-reinforced epoxy resin and an adhesive layer 18 arranged radially between the roll core 17 and the functional layer 16.
  • the material of the other roll covers of the other rolls may include, for example, as an integral part of polyurethane and / or rubber.
  • the central roller 12 has a plurality of pressure sensors 19 embedded in the central roller 12 and arranged side by side in the cross machine direction, by means of which the pressure profile in the cross machine direction in the first and second press nip 10, 11 can be determined.
  • the pressure sensors 19 between the functional view 16 and the adhesive layer 18 of the cover 15 are arranged.
  • the pressure sensors 19 are Bragg grating sensors which all have a mutually different Bragg wavelength.
  • the fibrous web 2 After the passage of the fibrous web 2 through the first and second press nip 10, 11 of the central roller arrangement, the fibrous web 2 is transferred into a drying section 20.
  • the embodiment of the FIG. 2 differs essentially from the embodiment of the FIG. 1 in that the second press nip 11 of the central roll arrangement is formed by a shoe press roll 21 and the central roll 12 and in that the central roll 12 has a reference to a ceramic functional layer 16 of chromium oxide produced by a thermal spraying process.

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  • Paper (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pressenanordnung für eine Maschine zur Herstellung und/oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, mit einer Zentralwalze und einer ersten und einer zweiten Gegenpresseinheit, wobei die erste Gegenpresseinheit mit der Zentralwalze einen ersten Pressnip und die zweite Gegenpresseinheit mit der Zentralwalze einen zweiten Pressnip bildet.
  • Pressenanordnungen mit einer Zentralwalze an der zwei oder mehr Pressnips gebildet sind, stellen in vielerlei Hinsicht hohe Anforderungen an die Einstellung einer möglichst exakten Druckverteilung in Maschinenquerrichtung für beide Pressnips. Eine exakte Meßbarkeit der realen Druckverteilung im Pressnip ist dabei wichtig, da oftmals der hydraulische Druck mit der eine Presswalze gegen die Zentralwalze gefahren wird oder der hydraulische Druck der Anpressstempel einer Schuhpresswalze oder Biegeausgleichswalze durch falsche Kalibrierung von der sich real im Pressnip einstellenden Druckverteilung abweichen kann.
  • Aus dem Stand der Technik Dokument WO2013/104600 ist bekannt, zur Messung eines Druckprofils in einem Walzennip Drucksensoren zu verwenden. Die Drucksensoren inklusive deren Auswerteinheit sowie deren Installation in einer Walze ist aber teuer, weshalb aktuell viele Pressnips noch nicht mit Drucksensoren versehen sind.
  • Auch aus der WO 96/25288 A1 sowie der US 2004/244609 A1 sind derartige Messsysteme bekannt.
  • Wünschenswert ist daher eine Pressenanordnung für eine eine Faserstoffbahn herstellende und/oder verarbeitende Maschine mit einer zumindest zwei Pressnips bereitstellenden Zentralwalze vorzuschlagen, mit der auf möglichst einfache und zuverlässige Art und Weise die Druckverteilung in den zumindest zwei Pressnips gemessen werden kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine zumindest eine Zentralwalze und eine erste und zweite Gegenpresseinheit umfassenden Pressenanordnung, bei der die erste Gegenpresseinheit mit der Zentralwalze einen ersten Pressnip und die zweite Gegenpresseinheit mit der Zentralwalze einen zweiten Pressnip bildet, und bei der die Zentralwalze mehrere in der Zentralwalze eingebettete und in Maschinenquerrichtung nebeneinander angeordnete Drucksensoren umfasst, mittels denen das Druckprofil in Maschinenquerrichtung der Zentralwalze im ersten und im zweiten Pressnip ermittelbar ist.
  • Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Messung des Druckprofils in Maschinenquerrichtung in einer zumindest zwei Pressnips umfassenden Pressenanordnung einer Maschine zur Herstellung und/oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn gelöst, wobei ein erster Pressnip zwischen einer ersten Gegenpresseinheit und einer Zentralwalze und ein zweiter Pressnip zwischen einer zweiten Gegenpresseinheit und der Zentralwalze gebildet ist, und die Zentralwalze mehrere in Maschinenquerrichtung nebeneinander angeordnete und in dieser eingebettete Drucksensoren hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    1. a. Drehen der Zentralwalze so dass die Drucksensoren den ersten und zweiten Pressnip passieren,
    2. b. Messen des Druckprofils im ersten und im zweiten Pressnip mittels der Drucksensoren.
  • Bei Drehbewegung der Zentralwalze durchläuft demzufolge jeder der in Maschinenquerrichtung angeordneten Sensoren nacheinander die Pressnips und gibt bei Durchlauf durch den jeweiligen Pressnip ein Drucksignal aus, welches dem jeweiligen Pressnip und dem Drucksensor zuordenbar ist bzw. zugeordnet wird. Auf diese Art und Weise kann bzw. wird für jede Position in Maschinenquerrichtung an der ein Drucksensor positioniert ist, durch den zeitlich nacheinander folgenden Durchgang des jeweiligen Drucksensors durch den jeweiligen Pressnip der Druck im Pressnip bestimmt (werden).
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung kann somit durch eine in der Zentralwalze eingebettete und sich mit der Zentralwalze mitdrehende Anordnung mehrerer Drucksensoren die Druckverteilung in Maschinenquerrichtung in jedem Pressnip gemessen werden, der zwischen der Zentralwalze und einem an diese angestellten Gegenpresselement gebildet ist. Hierdurch kann das Druckprofil in Maschinenquerrichtung mehrerer Pressnips mit einer Sensoranordnung in nur einen Walze, nämlich der Zentralwalze, bestimmt werden. Die erfindungsgemäße Lösung ist daher einfach und kostengünstig und ermöglicht eine genaue Bestimmung des Druckprofils in jedem mit der Zentralwalze gebildeten Pressnip.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Handelt es sich bei zumindest einer der Gegenpresseinheiten bspw. um eine durchbiegungskompensierte Presswalze oder um eine Schuhpresswalze, so kann das Verfahren den weiteren Schritt der Ermittlung des hydraulischen Drucks der Haltearme der Lagerung der Lagerzapfen und/oder der Stützstempel zur Abstützung des Walzenmantels gegenüber dem Stützjoch der Lagerung der durchbiegungskompensierte Presswalze oder Schuhpresswalze umfassen sowie gegebenenfalls die Darstellung des ermittelten hydraulischen Drucks und der mit den Drucksensoren gemessenen Druckverteilung.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mehreren Drucksensoren faseroptische Drucksensoren, insbesondere Bragg-Gitter-Sensoren sind. Bragg-Gitter-Sensoren eignen sich in vieler Hinsicht für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Lösung, da diese kurze Reaktionszeiten haben und daher in kurzer Zeit aufeinander folgende Messsignale, die durch kurz aufeinanderfolgende Nipdurchgänge entstehen, auflösen können.
  • Vorzugsweise haben zumindest einige, insbesondere alle, der Bragg-Gitter-Sensoren eine zueinander unterschiedliche Bragg-Wellenlänge. Durch eine zu den anderen Bragg-Wellenlängen unterschiedliche Bragg-Wellenlänge ist ein Bragg-Gitter-Sensor eindeutig identifizierbar und zwar unabhängig davon ob dieser gleichzeitig mit anderen Bragg-Gitter-Sensoren anderer Bragg-Wellenlänge durch den Pressnip geht oder nicht. In dieser Hinsicht sind die Bragg-Gitter-Sensoren mit eine zueinander unterschiedlichen Bragg-Wellenlänge den bekannten Piezo-Drucksensoren oder Film-Drucksensoren weit überlegen, da bei den zuletzt genannten die Ortsauflösung über die Reihenfolge der Messsignale erfolgt, die dadurch erzeugt wird, dass nicht alle Sensoren gleichzeitig durch den jeweiligen Pressnip gehen. Hierzu wurde in der Vergangenheit oftmals vorgeschlagen, diese Drucksensoren (Film oder Piezo) entlang einer auf Mantelfläche der Walze helikal verlaufenden Bahn anzuordnen. Insbesondere bei der Verwendung der Drucksensoren in einer Zentralwalze kann es dann aber zu Schwierigkeiten bzgl. der Trennung der Drucksignale verschiedener Piezo- oder Film-Drucksensoren kommen, nämlich dann, wenn unterschiedliche Sensoren aufgrund ihrer helikalen Anordnung gleichzeitig durch unterschiedliche Pressnips gehen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die beiden Pressnips in Umfangrichtung der Zentralwalze betrachtet nahe nebeneinander legen. Diese Problematik kann durch die Verwendung von Bragg-Gitter-Sensoren mit zueinander unterschiedlichen Bragg-Wellenlängen vermieden werden.
  • Um die mit den Drucksensoren gemessenen Drucksignale dem jeweiligen Pressnip zuzuordnen, wird die Drehposition der Drucksensoren bei Drehbewegung der Zentralwalze mit Hilfe eines Triggersignals ermittelt. Mit anderen Worten wird bei jeder Umdrehung der Zentralwalze ein Triggersignal generiert mit dessen Hilfe die Position jedes der Drucksensoren in Umfangrichtung der Zentralwalze bestimmt wird bzw. bestimmbar ist. Die Erzeugung des Triggersignals erfolgt per Hall-Sensor, dessen Signale eine sehr steile Flanke haben, wodurch die Drehposition der Walze mit hoher Präzision bestimmt werden kann.
  • Die Bestimmung der Drehposition der Walze mit hoher Präzision bietet mannigfache Vorteile. So sind beispielsweise in vielen Anwendungen die einzelnen Sensoren nicht über den gesamten Umfang der Walze verteilt, sondern befinden sich in einem Sektor dessen Winkel ϕ kleiner 90°, bevorzugt kleiner 45°, besonders bevorzugt kleiner 20°, ganz besonders bevorzugt kleiner 10° beträgt. Im Extremfall können sich die Sensoren auch auf einer Linie in CD Richtung befinden. Da die Drehposition der Walze sehr genau ermittelt werden kann, ist es beispielsweisemöglich, dass nur noch dann Messwerte der Sensoren ausgewertet werden, wenn sich der Winkelbereich ϕ innerhalb eines Nips befindet. Somit ist eine schnellere Messung möglich, da nur relativ wenige Daten verarbeitet werden müssen.
  • Zumindest einige, insbesondere alle, der mehreren Drucksensoren können mittels zumindest einer Signalleitung mit einer Signalanregungseinheit und/oder mit einer Signalauswerteeinheit verbunden sein.
  • Konkret kann zumindest ein Lichtwellenleiter vorgesehen sein, wobei der zumindest eine Lichtwellenleiter Abschnitte ohne Bragg-Gitter-Sensoren und als Bragg-Gitter-Sensoren ausgebildete Abschnitte umfasst, und jeweils zwischen zwei benachbarten Anschnitten ohne Bragg-Gitter-Sensoren ein als Bragg-Gitter-Sensor ausgebildeter Abschnitt und umgekehrt angeordnet ist. In diesem Fall stellt jeder Abschnitt mit Bragg-Gitter-Sensor einen Drucksensor und jeder Abschnitt ohne Bragg-Gitter-Sensor einen Teil der zumindest einen Signalleitung bereit. Ein solcher Lichtwellenleiter stellt also eine Anordnung von mehreren in Reihe geschalteten Bragg-Gitter-Sensoren bereit. Aus Lichtwellenleitern gebildete Signalleitungen und Drucksensoren sind besonders zu bevorzugen, da diese -im Vergleich zu Piezo- oder Film-Drucksensoren- deutlich kleiner sind und daher den Aufbau der Zentralwalze weniger stören als die zuletzt genannten.
  • Konkret können mehrere Lichtwellenleiter vorgesehen sein, auf die die Bragg-Gitter-Sensoren aufgeteilt sind. Dies kann bedeuten, dass ein erster Lichtwellenleiter eine erste Anordnung von in Reihe geschalteten Bragg-Gitter-Sensoren bereitstellt und ein zweiter Lichtwellenleiter eine zweite Anordnung von in Reihe geschalteten Bragg-Gitter-Sensoren.
  • Es sind unterschiedliche Möglichkeiten denkbar, wie die Zentralwalze aufgebaut sein kann. So ist es denkbar, dass die Zentralwalze einen Walzenkern und einen die Mantelfläche des Walzenkerns im Wesentlichen bedeckenden Bezug hat. Denkbar ist aber auch, dass die Zentralwalze keinen Bezug umfasst, sondern die metallische Mantelfläche des Walzenkerns der Zentralwalze direkt mit einer Bespannung oder der Faserstoffbahn in Kontakt kommt.
  • Der Bezug kann hierbei eine radial außen liegende Funktionsschicht haben, die mit der Faserstoffbahn oder mit einer Bespannung in Kontakt bringbar ist, wobei die Funktionsschicht bspw. eine polymere oder eine keramische oder eine metallische Funktionsschicht sein kann.
  • Eine polymere Funktionsschicht kann bspw. als wesentlichen Bestandteil, bevorzugt mehr als 60%, besonders bevorzugt 80% oder mehr, Epoxid-Harz, Polyurethan, Gummi oder Mischungen davon enthalten. Als weitere Bestandteile kann die polymere Funktionsschicht partikelförmigen und/oder faserförmigen Füllstoff enthalten. Hat die polymere Funktionsschicht als wesentlichen Epoxid-Harz, so kann dieses faserverstärkt sein, wobei bspw., als Verstärkungsfasern Glasfasern in Frage kommen.
  • Die keramische oder metallische Funktionsschicht kann bspw. durch ein thermisches Beschichtungsverfahren hergestellt sein. Unter einem thermischen Beschichtungs- oder spritzenverfahren versteht man ein Oberflächenbeschichtungsverfahren bei dem der Definition der DIN EN 657 Zusatzwerkstoffe, die so genannten Spritzzusätze, innerhalb oder außerhalb eines Spritzbrenners ab-, an- oder aufgeschmolzen werden, in einem Gasstrom in Form von Spritzpartikeln beschleunigt und auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils geschleudert werden.
  • Die keramische Funktionsschicht kann ferner als wesentlichen Bestandteil eine Metall-Oxid-Verbindung oder eine Metall-Carbid-Verbindung oder eine Metall-Nitrid-Verbindung enthalten oder daraus gebildet sein. Als Metall-Oxid-Verbindung kommt bspw. eine Chrom-Oxid-Verbindung in Betracht.
  • Im Falle einer durch thermische Beschichtung hergestellten keramischen oder metallischen Funktionsschicht kann es aufgrund der oftmals auftretenden Temperaturen von mehr als 200°C sinnvoll sein, dass bei Verwendung von Bragg-Gitter-Sensoren der bzw. die Lichtwellenleiter aus einem hochtemperaturbeständigeren Material, wie bspw. Saphir-Glas, sind.
  • Bei der metallischen Bezugsschicht kann es sich bspw. um eine Funktionsschicht handeln, die als wesentlichen Bestandteil Chrom oder Wolfram oder Molybdän oder Niob oder Bor oder Nickel oder eine Mischung oder Legierung davon enthält oder daraus gebildet ist.
  • Der Bezug kann ferner zusätzlich zu der Funktionsschicht eine radial zwischen dem Walzenkern und der Funktionsschicht angeordnete Haftschicht haben.
  • Abhängig von der konkreten Applikation der Pressenanordnung können die Drucksensoren an verschiedenen radialen Positionen der Zentralwalze angeordnet sein. So ist es bspw. denkbar, dass die Drucksensoren im Bezug oder zwischen dem Bezug und dem Walzenkern eingebettet sind.
  • Sind die Drucksensoren im Bezug eingebettet, so können diese in der Funktionsschicht des Bezugs oder zwischen Funktionssicht und Haftschicht des Bezugs angeordnet sein.
  • Für manche Anwendungen, wie bspw. bei einem Bezug mit einer keramischen oder metallischen Funktionsschicht, kann es sinnvoll sein, wenn im Walzenkern oder im Bezug eine Nut vorgesehen ist, in welcher die Drucksensoren, insbesondere Bragg-Gitter-Sensoren, und die Signalleitung, insbesondere Abschnitte der Lichtwellenleiter ohne Bragg-Gitter-Sensoren, angeordnet sind. Dies kann insbesondere bei der Kombination aus Drucksensoren, die als Bragg-Gitter-Sensoren mit Lichtwellenleiter ausgebildet sind, und einer Herstellung der Funktionsschicht durch ein thermisches Beschichtungsverfahren sinnvoll sein, da bei diesem hohe mechanische Kräfte auf den/die Lichtwellenleiter wirken und diese mechanisch sehr empfindlich sind.
  • Denkbar ist, dass eine erste Anzahl der Drucksensoren in einem sich in Maschinenquerrichtung über im Wesentlichen die Arbeitsbreite der Zentralwalze erstreckenden ersten Bereich angeordnet sind, dessen Erstreckung in Umfangsrichtung weniger als 30cm, bevorzugt weniger las 15cm, besonders bevorzugt weniger als 5cm beträgt. Unter der Arbeitsbreite der Zentralwalze ist deren Länge in Maschinenquerrichtung zu verstehen, auf der die Faserstoffbahn geführt ist. In diesem Fall geht die erste Anzahl der Drucksensoren relative zeitgleich durch den jeweiligen Pressnip. Der Begriff "im Wesentlichen die Arbeitsbreite" soll in diesem Zusammenhang zumindest 70%, bevorzugt zumindest 80% der Arbeitsbreite bedeuten.
  • Ferner ist denkbar, dass eine zweite Anzahl der Drucksensoren in einem sich in Maschinenquerrichtung über im Wesentlichen die Arbeitsbreite der Zentralwalze erstreckenden zweiten Bereich angeordnet sind, dessen Erstreckung in Umfangsrichtung weniger als 30cm, bevorzugt weniger las 15cm, besonders bevorzugt weniger als 5cm beträgt, wobei der erste und zweite Bereich in Umfangsrichtung betrachtet um zumindest 45°±10°, bevorzugt zumindest 90°±10°, besonders bevorzugt um 180°±20° zueinander versetzt angeordnet sind.
  • Durch Kombination dieser und der vorangehenden Ausführungsform können bei jeder Drehbewegung der Zentralwalze zumindest zwei Druckmesswerte für jeden Pressnip an jeder Sensorposition in Maschinenquerrichtung aufgenommen werden.
  • Hierdurch ist es insbesondere bei geeigneter Auswertung der Messwerte möglich, das Druckprofil für jeden Sensor in Maschinenrichtung zu messen. Im Ergebnis kann man dann ein Druckprofil in Maschinen- und in Maschinenquerrichtung erhalten.
  • Alternativ dazu ist aber auch denkbar, dass die erste Anzahl der Drucksensoren, bezogen auf die Mantelfläche der Zentralwalze, helikal verlaufend angeordnet ist oder auf dieser ungleichmäßig zueinander beabstandet in Umfangsrichtung und in Maschinenquerrichtung angeordnet ist.
  • Insbesondere um in manchen Fällen im in Maschinenquerrichtung betrachteten Randbereich der Arbeitsbreite der Zentralwalze auftretenden Deformationen der Zentralwalze oder der Gegenpresselemente oder aber im Randbereich der Faserstoffbahn auftretende "Sprünge" im Nipdruck ermitteln zu können, kann nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass in Maschinenquerrichtung betrachtet der Abstand der Drucksensoren im Randbereich der Arbeitsbreite der Zentralwalze geringer ist als außerhalb des Randbereich, d.h. bspw. im Mittenbereich zwischen den beiden Randbereichen.
  • Bei der Zentralwalze handelt es sich bevorzugt um keine durchbiegungskompensierte Walze oder Schuhpresswalze. Vorzugsweise ist die Zentralwalze nicht angetrieben.
  • Bezüglich der konkreten Ausgestaltung der Gegenpresselemente sind verschiedenste Konstellationen möglich. So kann zumindest eine der beiden Gegenpresseinheiten von erster und zweiter Gegenpresseinheit eine Presswalze oder eine Schuhpresswalze sein. Ferner kann zumindest eine der Presswalze eine durchbiegungskompensierte Presswalze sein.
  • Des Weiteren können beide der beiden Gegenpresseinheiten von erster und zweiter Gegenpresseinheit Presswalzen sein. In diesen Fall ist es denkbar, dass die eine der beiden Gegenpresseinheiten von erster und zweiter Gegenpresseinheit eine durchbiegungskompensierte Presswalze ist und die andere der beiden Gegenpresseinheiten von erster und zweiter Gegenpresseinheit keine durchbiegungskompensierte Walze ist. Denkbar ist, dass zumindest eine der beiden Presswalzen, insbesondere beide Presswalzen angetrieben sind. Dies ist insbesondere sinnvoll, wenn die Zentralwalze nicht angetrieben ist.
  • Alternativ dazu ist es möglich, dass die eine der beiden Gegenpresseinheiten von erster und zweiter Gegenpresseinheit eine Presswalze ist und die andere der beiden Gegenpresseinheiten von erster und zweiter Gegenpresseinheit eine Schuhpresswalze.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen die
    • Figur 1
    eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pressenanordnung,
    Figur 2
    eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pressenanordnung und
    Figur 3
    eine Detaildarstellung der Zentralwalze der Figur 1.
  • Die Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pressenanordnung 6 einer Papiermaschine 1.
  • Eine Faserstoffbahn 2 wird an einer eine Pick-up Walze 3 umfassenden Prick-Up Stelle 4 von einer Formierpartie 5 in die Pressenanordnung 6 überführt. Die Pressenanordnung 6 hat einen durch zwei Presswalzen 7, 8 gebildeten Pressnip 9 durch den die Faserstoffbahn 2 zuerst läuft, bevor diese durch einen ersten Pressnip 10 und einen zweiten Pressnip 11 einer Zentralwalzenanordnung geführt wird, bei der eine Zentralwalze 12 mit einem ersten als Presswalze 13 ausgebildeten Gegenpresselement den ersten Pressnip 10 und mit einem zweiten als Presswalze 14 ausgebildeten Gegenpresselement den zweiten Pressnip 11 bildet.
  • Vorliegend sind die Presswalzen 7, 8, 13 und 14 angetrieben, wohingegen die Zentralwalze 12 nicht angetrieben ist. Die Presswalze 13 ist ferner eine durchbiegungskompensierte Presswalze. Die Zentralwalze 12 hat einen Walzenbezug 15 mit einer polymeren Funktionsschicht 16 aus glasfaserverstärktem Epoxid-Harz und einer radial zwischen dem Walzenkern 17 und der Funktionsschicht 16 angeordneten Haftschicht 18.
  • Das Material der anderen Walzenbezüge der anderen Walzen kann bspw. als wesentlichen Bestandteil Polyurethan und/oder Gummi umfassen.
  • Erfindungsgemäß hat die Zentralwalze 12 mehrere in der Zentralwalze 12 eingebettete und in Maschinenquerrichtung nebeneinander angeordnete Drucksensoren 19, mittels denen das Druckprofil in Maschinenquerrichtung im ersten und im zweiten Pressnip 10, 11 ermittelbar ist.
  • Wie aus der Detaildarstellung der Figur 3 zu erkennen ist, sind die Drucksensoren 19 zwischen der Funktionssicht 16 und der Haftschicht 18 des Bezugs 15 angeordnet.
  • Vorliegend sind die Drucksensoren 19 Bragg-Gitter-Sensoren die alle eine zueinander unterschiedliche Bragg-Wellenlänge haben.
  • Nach dem Durchgang der Faserstoffbahn 2 durch den ersten und zweiten Pressnip 10, 11 der Zentralwalzenanordnung wird die Faserstoffbahn 2 in eine Trockenpartie 20 überführt.
  • Die Ausführungsform der Figur 2 unterscheidet sich im Wesentlichen von der Ausführungsform der Figur 1, indem der zweite Pressnip 11 der Zentralwalzenanordnung durch eine Schuhpresswalze 21 und die Zentralwalze 12 gebildet ist sowie dadurch, dass die Zentralwalze 12 einen Bezug mit einer keramischen Funktionsschicht 16 aus Chrom-Oxid, die durch ein thermisches Spritzverfahren erzeugt wurde.

Claims (13)

  1. Pressenanordnung (6) für eine Maschine (1) zur Herstellung und/oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn (2), insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn (2), mit zumindest einer Zentralwalze (12) und einer ersten (13) und zweiten Gegenpresseinheit (14), wobei die erste Gegenpresseinheit mit der Zentralwalze einen ersten Pressnip (10) und die zweite Gegenpresseinheit mit der Zentralwalze einen zweiten Pressnip (11) bildet, wobei die Zentralwalze (12) mehrere in der Zentralwalze (12) eingebettete und in Maschinenquerrichtung nebeneinander angeordnete Drucksensoren (19) umfasst, mittels denen das Druckprofil in Maschinenquerrichtung im ersten (10) und im zweiten Pressnip (11) ermittelbar ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehposition der Drucksensoren (19) bei Drehbewegung der Zentralwalze (12) mit Hilfe eines Triggersignals mittels Hall-Sensor ermittelt wird.
  2. Pressenanordnung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Drucksensoren (19) faseroptische Drucksensoren (19), insbesondere Bragg-Gitter-Sensoren (19) sind.
  3. Pressenanordnung (6) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle der Bragg-Gitter-Sensoren (19) eine zueinander unterschiedliche Bragg-Wellenlänge haben.
  4. Pressenanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Drucksensoren (19) mittels zumindest einer Signalleitung mit einer Signalanregungseinheit und/oder mit einer Signalauswerteeinheit verbunden sind.
  5. Pressenanordnung (6) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Lichtwellenleiter vorgesehen ist, wobei der zumindest eine Lichtwellenleiter Abschnitte ohne Bragg-Gitter-Sensoren und als Bragg-Gitter-Sensoren (19) ausgebildete Abschnitte umfasst, und jeweils zwischen zwei benachbarten Anschnitten ohne Bragg-Gitter-Sensoren ein als Bragg-Gitter-Sensor (19) ausgebildeter Abschnitt und umgekehrt angeordnet ist, und wobei jeder Abschnitt mit Bragg-Gitter-Sensor (19) einen Drucksensor und jeder Abschnitt ohne Bragg-Gitter-Sensor einen Teil der zumindest einen Signalleitung bereitstellt.
  6. Pressenanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralwalze (12) einen Walzenkern (17) und einen die Mantelfläche des Walzenkerns im Wesentlichen bedeckenden Bezug (15) hat.
  7. Pressenanordnung (6) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezug eine radial außen liegende Funktionsschicht (16) hat, die mit der Faserstoffbahn (2) oder mit einer Bespannung in Kontakt bringbar ist, wobei die Funktionsschicht (16) insbesondere eine polymere oder eine keramische oder eine metallische Funktionsschicht (16) ist.
  8. Pressenanordnung (6) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensoren im Bezug (15) oder zwischen dem Bezug (15) und dem Walzenkern (17) eingebettet sind.
  9. Pressenanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Anzahl der Drucksensoren (19) in einem sich in Maschinenquerrichtung über im Wesentlichen die Arbeitsbreite der Zentralwalze (12) erstreckenden ersten Bereich angeordnet sind, dessen Erstreckung in Umfangsrichtung weniger als 30cm, bevorzugt weniger las 15cm, besonders bevorzugt weniger als 5cm beträgt.
  10. Pressenanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Gegenpresseinheiten von erster (13) und zweiter Gegenpresseinheit (14) eine Presswalze oder eine Schuhpresswalze ist.
  11. Pressenanordnung (6) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Presswalze (13,14) eine durchbiegungskompensierte Presswalze ist.
  12. Pressenanordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide der beiden Gegenpresseinheiten von erster und zweiter Gegenpresseinheit (13,14) Presswalzen sind, wobei insbesondere die eine der beiden Presswalzen eine durchbiegungskompensierte Presswalze und die andere der beiden Presswalzen keine durchbiegungskompensierte Presswalze ist.
  13. Pressenanordnung (6) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der beiden Gegenpresseinheiten von erster und zweiter Gegenpresseinheit (13,14) eine Presswalze und die andere der beiden Gegenpresseinheiten von erster und zweiter Gegenpresseinheit eine Schuhpresswalze ist.
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