EP3194655B1

EP3194655B1 - Dichtleistensystem für eine saugwalze

Info

Publication number: EP3194655B1
Application number: EP15781852.7A
Authority: EP
Inventors: Rüdiger Keinberger; Peter Eckerstorfer; Markus Ecker; Anton Luger
Original assignee: Roechling Industrial Oepping & Co Kg GmbH
Current assignee: Roechling Industrial Oepping & Co Kg GmbH
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2021-11-03
Anticipated expiration: 2035-09-14
Also published as: WO2016040974A2; US20170254019A1; ES2902858T3; PL3194656T3; CN106715792A; US10179973B2; WO2016040974A3; PL3194655T3; EP3194655A2; AT516191A1; ES2902855T3; AT516210A3; CN106715793A; EP3194656B1; WO2016040975A1; CN106715792B; EP3194656A1; US20170254020A1; AT516210A2; AT516191B1

Description

Die Erfindung betrifft Dichtleistensysteme für Saugwalzen.
Eine Saugwalze (suction roll), welche zur Entwässerung von Bahnmaterial beispielsweise bei Papiermaschinen eingesetzt wird, weist einen mit Öffnungen versehenen Walzenmantel und im Inneren zumindest einen Saugkasten auf. Der Saugkasten ist ortsfest im Inneren der Saugwalze montiert, wobei der mit Löchern versehene Walzenmantel um den Saugkasten rotiert. Um den Saugkasten gegenüber dem Walzenmantel abzudichten, weist dieser seitlich Dichtleisten auf, die das Innere des Saugkastens gegenüber dem restlichen Volumen der Saugwalze abdichten und zwar in Längsrichtung der Saugwalze. In Umfangsrichtung der Saugwalze wird der Saugkasten an seinen beiden Enden durch Formatbegrenzer begrenzt und gegenüber dem Walzenmantel abgedichtet.
Besondere Herausforderungen bei der Konstruktion bzw. beim Betrieb von Saugwalzen bestehen im Verschleiß der Dichtleisten und in der Lärmentwicklung anschließend an die Dichtleisten.
Aus der EP 0943729 B1 ist eine Dichtleiste bekannt, welche durch ein Belastungselement in Form eines Druckschlauchs gegen die Innenwand der Saugwalze gedrückt wird, solange das Vakuum im Saugkasten aufgebaut wird. Im Betrieb wird die Dichtleiste durch ein Rückstellelement ebenfalls in Form eines Druckschlauchs etwas von der Innenwand der Saugwalze weg bewegt, sodass sich ein definierter einstellbarer Dichtspalt ergibt. Zur Geräuschreduktion ist vorgesehen, dass sich der Spalt zwischen Dichtleiste und der Innenwand in Laufrichtung gesehen langsam erweitert.
Aus der EP 1348805 B1 ist es bekannt eine Dichtleiste mit veränderbarem Dichtspalt auszuführen, wobei die Verstellung des Spalts über eine durch einen Druckschlauch höhenverstellbare Leiste erfolgt, welche mit dem hinteren Ende der Dichtleiste gelenkig verbunden ist.
Die EP 1344865 B1 zeigt eine Saugwalze, bei welcher im Inneren der Saugwalze im Bereich hinter der hinteren Dichtleiste des Saugkastens ein Mikrofon angebracht ist. Übersteigt der gemessene Schallpegel einen Grenzwert, werden Gegenmaßnahmen eingeleitet, welche in der Veränderung des Abstands der Dichtleiste zur Innenwand und/oder in der Veränderung des Öffnungswinkel des Spaltes zwischen Saugleiste und Innenwand bestehen können.
Aus der DE 102012213544 A1 ist es bekannt einen Saugkasten seitlich durch je ein Dichtleistensystem gegenüber dem Walzenmantel einer Saugwalze abzudichten und jedem Dichtleistensystem eine Vorrichtung zum Einbringen von Schmierwasser zuzuordnen.
Aus der WO 2013174573 A1 ist es bekannt, in der Dichtleiste mehrere elektrische Leiter in Form eines Flachbandkabels vorzusehen, welches sich über die gesamte Länge der Dichtleiste erstreckt, um den Verschleiß der Dichtleiste zu überwachen. Die einzelnen Leiter sind unterschiedlich tief in der Dichtleiste eingebettet, sodass bei Verschleiß der Dichtleiste diese nacheinander durchtrennt werden. Nachteilig ist, dass nur der Maximalwert der Abnutzung bekannt ist und eine ungleichmäßige Abnutzung der Dichtleiste nicht erkennbar ist.
Aus der DE 102005048054 A1 ist es bekannt, den Anstelldruck der Stellvorrichtung der Dichtleiste so zu regeln, dass der gesamte Anpressdruck konstant gehalten wird. Der gesamte Anpressdruck setzt sich zusammen aus dem Anstelldruck der Stellvorrichtung der Dichtleiste und einer durch das Vakuum im Inneren des Saugkastens erzeugten Komponente, welche durch die Löcher der Saugwalze auf die Dichtleiste wirkt.
Aus der DE 102007027688 A1 ist es bekannt mehrere Temperatursensoren in die Dichtleiste zu integrieren, welche entlang der Längserstreckung der Dichtleiste also in Querrichtung der Papiermaschine angeordnet sind. Bei Erreichen einer Grenztemperatur wird der Abstand der Dichtleiste zum Walzenmantel erhöht. Zudem ist vorgesehen, dass der Unterdruck im Inneren des Saugkastens überwacht wird. Nimmt der Unterdruck ab, so wird die Dichtleiste wieder in Richtung der Innenwand bewegt. In weiterer Folge wird der Abstand bzw. der Anpress- bzw. Anstelldruck der Dichtleiste im Bereich zwischen dem Schwellenwert der Temperatur und dem Schwellenwert des Druckabfalls geregelt. Nachteilig ist, dass es dazu kommen kann, dass sich ein stabiler Betriebszustand nur langsam oder nicht einstellt, bzw. dass wenn ein Schwellenwert nicht ohne Verletzung des zweiten Schwellenwerts erreicht werden kann, keine geeigneten Gegenmaßnahmen gesetzt werden können. Die Distanz der Temperatursensoren der DE 102007027688 A1 zu jener Oberfläche der Dichtleiste, welche dem Walzenmantel zugewandt liegt, muss so hoch sein, dass diese bis zum Erreichen des maximal zulässigen Verschleißes noch im Material der Dichtleiste integriert sind.
Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist eine verbesserte Anordnung der Temperatursensoren im Inneren der Dichtleiste. Daraus ergibt sich eine Verwendung zur optimierten Entwässerung von Bahnmaterial. Zur Lösung der Aufgabe wird ein Dichtleistensystem gemäß Anspruch 1 sowie eine Verwendung gemäß Anspruch 12 vorgeschlagen.
Als erfindungsgemäße Verbesserung wird also vorgeschlagen, mehrere Temperatursensoren in die Dichtleiste zu integrieren, wobei diese Temperatursensoren in unterschiedlicher Tiefe in die Dichtleiste eingesetzt bzw. integriert sind. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Temperatursensoren auch zur Verschleißüberwachung bzw. Messung eingesetzt werden können. Dies erfolgt dadurch, dass die Temperatursensoren kaputt gehen, sobald diese nicht mehr vom Material der Dichtleiste geschützt sind und an der Saugwalze verschleißen.
Bevorzugt sind immer mehrere solcher in der Tiefe zueinander versetzt angebrachte Temperatursensoren in einer Sensoreinheit zusammengefasst, wobei bevorzugt über die Längsrichtung der Dichtleiste verteilt mehrere solche Sensoreinheiten angebracht sind. Dadurch kann der örtliche Temperaturverlauf in der Dichtleiste und der örtliche Verschleiß in der Dichtleiste überwacht werden, bzw. diese Daten an eine Steuerung oder Regelung übertragen werden.
Eine Vorrichtung, in welcher das erfindungsgemäße Dichtleistensystem verwendet werden kann, besteht aus einer Saugwalze, in deren Inneren ein Saugkasten angebracht ist, welcher seitlich durch Dichtleisten begrenzt ist. Jeder Dichtleiste ist bevorzugt eine Schmierwasserzuführung zugeordnet, welchen in Laufrichtung gesehen vor der Dichtleiste Schmierflüssigkeit in Richtung der Innenseite des löchrigen Mantels der Saugwalze einbringen. Jede Dichtleiste weist bevorzugt zumindest einen Aktuator auf, über den der Anstelldruck der Dichtleiste an die innere Mantelfläche der Saugwalze veränderbar ist. Die in Laufrichtung gesehen zweite, hintere Dichtleiste weist bevorzugt zusätzlich einen zweiten Aktuator auf über welchen der Öffnungswinkel des Spaltes zwischen Dichtleiste und Saugwalzenmantel veränderbar ist. Die in Laufrichtung gesehen zweite, hintere Dichtleiste weist einen elektroakustischen Wandler auf, welcher bevorzugt in den Halter der Dichtleiste integriert und somit vor Feuchtigkeit geschützt ist. Bevorzugt ist vorgesehen die Daten der Sensoren in einem Miniserver zu verarbeiten und die Aktuatoren durch den Miniserver anzusteuern. Ein Miniserver ist eine miniaturisierte Datenverarbeitungsanlage mit Ein- und Ausgangsmodulen und Möglichkeiten zur digitalen Kommunikation insbesondere zur drahtlosen Kommunikation mit Ein- und Ausgabegeräten und anderen Datenverarbeitungsanlagen eines Netzwerks.
Bevorzugt wird die Temperatur der Dichtleiste zum optimierten Einsatz von Schmierflüssigkeit gemessen und der Schmierwassereinsatz bzw. die Schmierwassermenge in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur gesteuert bzw. geregelt. Dazu kann die Temperatur an einem oder mehreren Punkten der Dichtleiste gemessen werden und die über die Länge der Dichtleiste eingebrachte Schmierwassermenge in jedem Bereich der Dichtleiste einheitlich hoch sein.
Wird die Temperatur der Dichtleiste in mehreren Bereichen der Dichtleiste gemessen, kann auch ein örtlicher Temperaturverlauf in der Dichtleiste erfasst werden. Vorteilhaft kann die eingebrachte Schmiermittelmenge an einzelnen Bereichen des Längsverlaufs der Dichtleiste getrennt gesteuert bzw. geregelt werden, sodass im Fall einer lokalen Hitzeentstehung in der Dichtleiste nur im betroffenen Bereich Schmierwasser eingebracht wird.
Da die Wärme in der Dichtleiste durch Reibung an der inneren Mantelfläche der Saugwalze entsteht und das Schmierwasser diese Reibung herabsetzt, kann so exakt die benötige Schmierwassermenge eingebracht werden, welche nötig ist um die Reibung und somit den Verschleiß gering zu halten.
Für das soeben beschriebene Verfahren ist es nötig, die Temperatur der Dichtleiste zu erfassen, möglichst nahe an der Oberfläche, mit welcher die Dichtleiste an der inneren Mantelfläche der Saugwalze reibt.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Position bzw. den Anstelldruck der Dichtleiste in Abhängigkeit der Dichtleistentemperatur und des Druckes im Inneren des Saugkastens zu regeln.
Bevorzugt wird vorgeschlagen, die Position bzw. den Anstelldruck der Dichtleiste nur in Abhängigkeit des Drucks im Inneren des Saugkastens zu regeln. Wobei über die Erfassung der Temperatur der Einsatz von Schmiermittel geregelt werden kann. Vorteilhaft daran ist, dass der Aktuator zum Verändern des Anstelldrucks der Dichtleiste einfacher ausgeführt werden kann, da die durch den Aktuator ausgeübte Kraft über die Leistenlänge konstant sein kann und die Notwendigkeit entfällt, durch den Aktuator eine negative Kraft, welche eine Verminderung des Anstelldrucks zur Folge hat, auf die Dichtleiste auszuüben. Zudem wird keine Klemmvorrichtung zum Fixieren der Dichtleiste benötigt, welche in anderen nach dem Stand der Technik bekannten Saugwalzen zum Einsatz kommt, um die Dichtleiste in einem definierten Abstand zum Walzenmantel fest zu legen. Zudem ist die Gefahr von nicht zulässigen Betriebszuständen gemindert, da eine erhöhte Temperatur bzw. Reibung durch den Einsatz von Schmierwasser behoben wird und nicht durch Veränderung des Anstelldrucks, was zu einer Minderung des Vakuums führt. Beim bekannten Verfahren nach dem Stand der Technik ist es hingegen nötig einen gewisse "Anstelldruck-Reserve" einzuhalten, da es ansonsten nicht möglich wäre, einen Temperaturanstieg zu kompensieren, ohne dass das Vakuum geschwächt wird.
Durch die bevorzugte Regelung wird der Anstelldruck der Dichtleiste eben auf dieses Minimum geregelt, welches nötig ist, um das Vakuum in vorgegebener/vorgebbarer Stärke aufrecht zu halten. In diesem Betriebszustand stellt sich der für das jeweilige Vakuum benötigte, bzw. der für die jeweiligen sonstigen Betriebsparameter der Saugwalze erreichbare, minimale Verschleiß ein, da der Verschleiß von der Reibung und somit vom Anstelldruck abhängig ist. Ist dieser minimal erreichbare Verschleiß aus irgendwelchen Gründen wie ungünstigen Betriebsparametern, Verschmutzung oder eine Störung zu hoch, wird die Reibung durch den Einsatz von Schmierwasser herabgesetzt. Ein Zusatznutzen des Schmierwassers ist, dass Verschmutzung wie beispielsweise Papierfasern von der Dichtleiste entfernt werden können.
Bevorzugt ist vorgesehen als Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik das Spritzrohr in den Dichtleistenhalter zu integrieren. Dadurch kann das Schmierwasser sehr nahe an der Friktionsfläche, also jener Fläche mit der die Dichtleiste am Walzenmantel reibt, eingebracht und der Platzbedarf gegenüber einem vor dem Dichtleistenhalter montierten Spritzrohr reduziert werden. Gegenüber einem Schmierwassersystem, welches in die Dichtleiste integriert ist, ergeben sich die Vorteile, dass die Friktionsfläche nicht durch die Öffnungen der Schmierwasserzuführung reduziert ist und dass die Dichtleiste einen einfacheren Aufbau aufweist. Bevorzugt ist im Spritzrohr oder in der zum Spritzrohr führenden Leitung ein Durchflusssensor vorhanden, welcher in Datenverbindung mit dem Miniserver ist, um die Menge an eingesetztem Spritzwasser in Echtzeit zu überwachen. Die Durchflussmenge wird vom Miniserver beispielsweise durch Verstellung eines Ventils geregelt oder gesteuert.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das soeben beschriebene Verfahren mithilfe einer Dichtleiste mit den zuvor beschriebenen Temperatursensoren mit Verschleißerkennung umgesetzt wird, da die Temperatur immer sehr nahe an der Oberfläche, an welcher die Reibung auftritt, gemessen wird und so sehr rasch bereits auf geringste Temperaturanstiege regiert werden kann. Zudem kann, sofern individuell ansteuerbare Schmierwasserdüsen eingesetzt werden, oder mehrere einzeln ansteuerbare Spritzrohre pro Dichtleistensystem verwendet werden, das Schmierwasser nur in jenem Bereich eingebracht werden, in welchem ein lokaler Temperaturanstieg gemessen wird.
Ein bevorzugter Teilaspekt betrifft die Minimierung des an der Dichtleiste verursachten Geräuschpegels. Das mitunter sehr laute Geräusch entsteht, wenn der Mantel der Saugwalze vom Vakuum des Saugkastens kommend, die zweite Dichtleiste passiert und das Vakuum in den Öffnungen des Walzenmantels schlagartig zusammenbricht. Dieser schlagartigen Belüftung wird nach dem Stand der Technik dadurch entgegen gewirkt, dass durch eine allmähliche Öffnung des Spaltes zwischen Dichtleiste und Mantel der Saugwalze das Geräusch reduziert wird. Aus der EP 1344865 B1 ist es bekannt den Geräuschpegel zu überwachen und bei einer Überschreitung eines Schwellwerts Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Bevorzugt ist vorgesehen den Geräuschpegel zu messen und durch Verstellen des Öffnungswinkels des Spaltes auf ein Minimum zu regeln. Vorteilhaft daran ist, dass so der für die jeweiligen Betriebsparameter geringste mögliche Geräuschpegel erreicht wird.
Zur Ausbildung eines bevorzugten gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Verstellmechanismus für den Öffnungswinkel des Spalts, wird ausgehend von der EP 1348805 B1 vorgeschlagen, die Verstellung der Position des hintern Endes der Dichtleiste nicht über einen Druckschlauch zu erreichen, sondern durch einen Motor, insbesondere einen Schrittmotor oder Servomotor, welcher dazu dient eine Leiste, welche zumindest eine schräge Fläche aufweist und unterhalb der Dichtleiste angeordnet ist, in Längsrichtung der Dichtleiste zu verschieben, sodass die Dichtleiste entlang der schrägen Fläche höhenverstellbar ist. Vorteilhaft ist, dass über den Motor der Spalt sehr exakt einstellbar ist und die Notwendigkeit von Klemmelementen und/oder Anschlägen, wie sie bei einer Druckschlauch-Ausführung benötigt werden, entfällt. Dieser bevorzugte Verstellmechanismus ist daher einfacher und exakter gegenüber dem Stand der Technik, wobei über die Positionsinformation des Schrittmotors die Position des hinteren Endes der Dichtleiste jederzeit ermittelbar ist.
Das bevorzugte kombinierte Regelungsverfahren aller Teilbereiche umfasst die Messung der Temperatur in den Dichtleisten, Messung des Vakuums im Saugkasten, Messung des Schallpegels nach der zweiten Dichtleiste, Regelung des Anstelldrucks der Dichtleisten, Regelung der Schmierwassermenge und Regelung des Öffnungswinkels der zweiten Dichtleiste, wobei der Anstelldruck der Dichtleisten auf jenen minimalen Wert geregelt wird, welcher nötig ist um das Vakuum im Saugkasten auf einem vorgebbaren Wert zu halten, die Schmierwassermenge je Dichtleiste in Abhängigkeit der Temperatur der Dichtleiste geregelt wird und der Öffnungswinkel der zweiten Dichtleiste geregelt wird, um den Schallpegel minimal zu halten.
Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen veranschaulicht:

Fig. 1:: Zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Dichtleiste mit erfindungsgemäßen Temperatursensoren mit Verschleißerkennung.
Fig. 2:: zeigt schematisch ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Dichtleistensystem.
Fig. 3:: zeigt schematisch ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Dichtleistensystem in geräuschminimierender Ausführung.
Fig. 4:: Zeigt schematisch eine besonders bevorzugte erfindungsgemäße Dichtvorrichtung einer Saugwalze.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Dichtleiste 1.1, 2.1 mit integrierten Temperatursensoren 6.1 gezeigt. In dieser besonders bevorzugten Ausführungsvariante sind in der Dichtleiste 1.1, 2.1 mehren Sensoreinheiten 6 integriert, wobei jede Sensoreinheit 6 vier Temperatursensoren 6.1 aufweist. Bezüglich der oberen Fläche, also der Reib- bzw. Friktionsfläche der Dichtleiste 1.1, 2.1 weisen die Temperatursensoren 6.1 unterschiedliche Abstände auf. Der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Temperatursensoren 6.1 beträgt beispielsweise 2 mm. Die Sensoreinheiten bestehen aus einer Leiterplatte 6.4, Temperatursensoren 6.1, einem Mikrochip 6.2 mit integriertem Funkmodul und einer Stromversorgung mittels Batterie 6.3. Durch die Anstellung der Dichtleiste 1.1, 2.1 an den rotierenden Walzenmantel 3 kommt es zu Reibung und dadurch zu einem Temperaturanstieg an der Dichtleiste 1.1, 2.1. Diese Temperaturänderung bewirkt eine Widerstandsänderung an den auf der Leiterplatte 6.4 positionierten Temperatursensoren 6.1, wobei aus der dadurch verursachten Spannungsänderung durch den programmierten Mikrochip 6.2 die Temperatur ermittelt wird. Wird ein Temperatursensor 6.1 durchgeschliffen, also zerstört, kommt es zu einer Signalunterbrechung. Dadurch ist der Mikrochip 6.2 in der Lage, durch die Signalunterbrechung der einzelnen Temperatursensoren 6.1 den genauen Dichtleistenverschleiß zu berechnen.
Außerhalb der Saugwalze ist ein Miniserver mit Funkmodul positioniert, der die Daten von den Sensoreinheiten 6 über Funk empfängt. Der Miniserver ist vorzugsweise mit einem Netzwerk verbunden und die Daten können über ein Ausgabegerät wie beispielsweise Computer, Tabletcomputer, Laptop oder Mobiltelefon visualisiert werden.
Die Dichtleiste 1.1, 2.1 weist zumindest eine Sensoreinheit 6 auf, vorzugsweise weist die Dichtleiste 1.1, 2.1 mehrere Sensoreinheiten 6 auf, um die Temperatur an mehreren Punkten der Dichtleiste 1.1, 2.1 messen zu können.
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Dichtleistensystem 1 gezeigt, welches bevorzugt in Bewegungsrichtung des Walzenmantels 3 gesehen als erstes Dichtleistensystem 1 eines Saugkastens 4 zum Einsatz kommt. Das Dichtleistensystem 1 besteht aus einer Dichtleiste 1.1 welche in der Nut des Dichtleistenhalters 1.2 beweglich aufgenommen ist. In der Nut befindet sich unterhalb der Dichtleiste 1.1 ein als Druckschlauch ausgebildeter Anstellschlauch 1.3. Vor der Dichtleiste 1.1 ist der Dichtleistenhalter 1.2 mit einem Schmierwassersystem versehen, welches Sprühdüsen 1.4 aufweist, über welche das Schmierwasser durch ein bevorzugt in den Dichtleistenhalter 1.2 integriertes Spritzrohr 1.5 eingebracht wird. In die Dichtleiste 1.1 ist bevorzugt zumindest eine Sensoreinheit 6 integriert, bzw. eingesetzt. Über den Druck im Anstellschlauch 1.3 kann der Anstelldruck, mit welchem die Dichtleiste 1.1 gegen die Innenseite des Walzenmantels 3 gedrückt wird, verändert werden.
In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßes Dichtleistensystem 2 gezeigt, welches bevorzugt in Bewegungsrichtung der Saugwalze gesehen als zweites Dichtleistensystem 2 eines Saugkastens 4 zum Einsatz kommt. Das Dichtleistensystem 2 besteht aus einer Dichtleiste 2.1 welche entlang der unteren Vorderkante einen Steg aufweist, welcher in der Nut des Dichtleistenhalters 2.2 beweglich aufgenommen ist. In der Nut befindet sich unterhalb des Steges der Dichtleiste 2.1 ein Anstellschlauch 2.3. Vor der Dichtleiste 2.1 ist der Dichtleistenhalter 2.2 mit einem Schmierwassersystem versehen, welches Sprühdüsen 2.4 aufweist, über welche das Schmierwasser durch ein bevorzugt in den Dichtleistenhalter 2.2 integriertes Spritzrohr 2.5 eingebracht wird. In die Dichtleiste 2.1 ist bevorzugt zumindest eine Sensoreinheit 6 integriert, bzw. eingesetzt. Über den Druck im Anstellschlauch 2.3 kann der Anstelldruck, mit welchem die Dichtleiste 2.1 im vorderen Bereich gegen die Innenseite des Walzenmantels 3 gedrückt wird, verändert werden. Die Dichtleiste 2.1 weist eine gekrümmte obere Fläche auf, sodass die obere Fläche in ihrem vorderen Bereich am Walzenmantel 3 anliegt und im hinteren Bereich mit dem Walzenmantel 3 einen sich allmählich vergrößernden Spalt bildet. Die Breite dieses Spaltes kann durch eine höhenverstellbare Leiste 2.7 verstellt werden, welche das hintere Ende der Dichtleiste 2.1 nähere an den Walzenmantel 3 heran oder von diesem weg bewegen kann. Die höhenverstellbare Leiste 2.7 ist entlang einer schräg nach oben verlaufenden Nut einer in Längsrichtung der Dichtleiste 2.1 verschiebbaren Leiste 2.6 geführt. Die verschiebbaren Leiste 2.6 kann als Schlitten ausgeführt sein, welcher durch eine vom Motor angetriebene Stellspindel in der Nut des Dichtleistenhalters 2.2 verschoben wird. Eine Längsverschiebung der verschiebbaren Leiste 2.6 führt dazu, dass die höhenverstellbare Leiste 2.7 entlang der Nut nach oben verschoben wird. Es ist auch denkbar, die Leiste 2.6 feststehend auszuführen und durch Längsverschiebung der höhenverstellbaren Leiste 2.7 diese entlang der Nut in der Höhe zu verstellen. Da viele Möglichkeiten bestehen die Rotationsbewegung eines Schrittmotors in eine lineare Bewegung eines Stellglieds umzuwandeln, sei allgemein festgehalten, dass die Distanz des hinteren Endes der Dichtleiste 2.1 zum Walzenmantel 3 durch einen Motor veränderbar und in der jeweiligen Position haltbar ist.
Im Dichtleistenhalter 2.2 ist bevorzugt ein symbolisch dargestellter Schallsensor 7 bzw. ein Tonabnehmer angebracht, welcher zur Messung des Geräuschpegels an bzw. nach der Dichtleiste 2.1 dient. Das bevorzugte Regelungsverfahren sieht vor, dass der Öffnungswinkel des Spalts zwischen Dichtleiste 2.1 und Walzenmantel 3 derart geregelt wird, dass der Geräuschpegel auf ein Minimum reduziert wird.
Als Verallgemeinerung kann festgehalten werden, dass anstelle der Druckschläuche 1.3, 2.3 auch andere nach dem Stand der Technik bekannte Verstellvorrichtungen an der Dichtleiste 1.1 und dem vorderen Bereich der Dichtleiste 2.1 eingesetzt werden können. So können beispielsweise zusätzlich zu den Druckschläuchen Klemmvorrichtungen vorhanden sein, um die Dichtleiste temporär oder nach Erreichen eines stabilen, optimalen Betriebszustands in ihrer Position zu fixieren. Außerdem kann wie aus der EP 0943729 B1 bekannt ein zusätzlicher Druckschlauch vorhanden sein, welcher in entgegengesetzter Richtung zum ersten Druckschlauch (Anstellschlauch) auf die Dichtleiste wirkt, um diese vom Walzenmantel "wegziehen" zu können.
Bevorzugt ist es auch möglich, zur Verstellung der Dichtleiste 1.1 und des vorderen Bereichs der Dichtleiste 2.1 einen Verstellmechanismus vorzusehen, wie er am hinteren Bereich der Dichtleiste 2.1 eingesetzt ist. Dabei kann auf den Einsatz eines Anstellschlauches verzichtet werden. Da im Gegensatz zum hinteren Bereich der Dichtleiste 2.1, deren vorderer Bereich und die Dichtleiste 1.1 mit dem Walzenmantel 3 in Kontakt bringbar sind, ist es erforderlich den Anstelldruck steuer- oder regelbar zu gestalten. Der Anstelldruck kann dabei durch ein regelbares Haltemoment des Motors geregelt werden, oder indirekt durch ein federelastisches Element regelbar sein, welches sich zwischen dem Stellelement und der Dichtleiste befindet. Ist die Dichtleiste bereits in Kontakt mit dem Walzenmantel kann über eine weitere Verstellung des Stellgliedes über das federelastische Element eine mit zunehmender Verformung des federelastischen Elements zunehmende Kraft ausgeübt werden, mit welcher die Dichtleiste gegen den Walzenmantel gepresst wird. Vorteilhaft ist, dass das Stellglied auch so positioniert werden kann, dass sich ein schmaler Spalt zwischen Dichtleiste und Walzenmantel ergibt.
In Fig. 4 ist schematisch der Aufbau eines Saugkastens 4 mit zwei erfindungsgemäßen Dichtleistensystemen 1, 2 gezeigt. Die Bewegungsrichtung des Walzenmantels 3 ist durch einen Pfeil angedeutet. Das in Bewegungsrichtung gesehen vordere erste Dichtleistensystem 1 ist gemäß Fig. 2 ausgeführt, das in Bewegungsrichtung gesehen hintere zweite Dichtleistensystem 2 ist gemäß Fig. 3 ausgeführt. Wie in Fig. 4 erkennbar bilden die beiden Dichtleistensysteme 1, 2 die seitliche Begrenzung des Saugkasten 4. Im Inneren des Saugkastens 4 ergibt sich so ein gegenüber dem restlichen Inneren der Saugwalze abgedichteter Bereich 4.1.
Wie symbolisch dargestellt befindet sich im Inneren des Saugkastens 4 ein Drucksensor 5 zur Messung des Unterdrucks bzw. Vakuums im abgedichteten Bereich 4.1. Alternativ kann die Ermittlung des Unterdrucks im Saugkasten 4 auch in der bzw. durch die Vakuumpumpe erfolgen, welche zur Erzeugung des Vakuums im abgedichteten Bereich 4.1 dient.
Das erste Dichtleistensystem 1 weist eine Temperatursensorik 16 zur Ermittlung der Temperatur der Dichtleiste 1.1 auf, welche bevorzugt als mehrere in die Dichtleiste 1.1 integrierte Sensoreinheiten 6 gemäß Fig. 1 ausgeführt ist.
Das zweite Dichtleistensystem 2 weist eine Temperatursensorik 26 zur Ermittlung der Temperatur der Dichtleiste 2.1 auf, welche bevorzugt als mehrere in die Dichtleiste 2.1 integrierte Sensoreinheiten 6 gemäß Fig. 1 ausgeführt ist. Das zweite Dichtleistensystem 2 weist zudem einen Sensor zur Geräuscherfassung auf, welcher bevorzugt als ein in den Dichtleistenhalter 2.2 integrierter Schallsensor 7 ausgeführt ist.
Das erste Dichtleistensystem 1 weist einen Verstellmechanismus zur Positionsänderung der Dichtleiste 1.1 auf, welcher bevorzugt einen Anstellschlauch 1.3 umfasst. Über den Verstellmechanismus ist der Anstelldruck der Dichtleiste 1.1 und/oder die Distanz zwischen Dichtleiste 1.1 und Walzenmantel 3 steuerbar und/oder regelbar. Das erste Dichtleistensystem 1 weist eine Schmierwasserzuführung auf, wobei die Menge an eingebrachtem Schmierwasser steuerbar und oder regelbar ist. Die Schmierwasserzuführung ist vorzugsweise als ein in den Dichtleistenhalter 1.2 integriertes Spritzrohr 1.5 ausgeführt.
Das zweite Dichtleistensystem 2 weist einen Verstellmechanismus zur Positionsänderung des vorderen Bereichs der Dichtleiste 2.1 auf, welcher bevorzugt einen Anstellschlauch 2.3 umfasst. Über den Verstellmechanismus sind der Anstelldruck des vorderen Bereichs der Dichtleiste 2.1 und/oder die Distanz zwischen dem vorderen Bereich der Dichtleiste 2.1 und Walzenmantel 3 steuerbar und/oder regelbar. Das zweite Dichtleistensystem 2 weist einen zweiten Verstellmechanismus zur Positionsänderung des hinteren Bereichs der Dichtleiste 2.1 auf, welcher bevorzugt einen Schrittmotor umfasst. Über den zweiten Verstellmechanismus ist der Öffnungswinkel zwischen dem hinteren Bereich der Dichtleiste 2.1 und dem Walzenmantel 3 steuerbar und/oder regelbar.
Das zweite Dichtleistensystem 2 weist eine Schmierwasserzuführung auf, wobei die Menge an eingebrachtem Schmierwasser steuerbar und oder regelbar ist. Die Schmierwasserzuführung ist vorzugsweise als ein in den Dichtleistenhalter 2.2 integriertes Spritzrohr 2.5 ausgeführt.
Das bevorzugte Regelungsverfahren besteht in einer ersten Variante in der Erfassung des Unterdrucks bzw. Vakuums im Saugkasten 4, wobei der Anstelldruck bzw. der Abstand zum Walzenmantel 3 der ersten Dichtleiste 1.1 und der Anstelldruck bzw. der Abstand zum Walzenmantel 3 des vorderen Bereichs der zweiten Dichtleiste 2.1 so geregelt werden, dass sich jener minimale Anstelldruck bzw. jener maximale Abstand einstellt, welcher zulässig ist, um das Vakuum in gewünschter Stärke im Inneren des Saugkastens 4 aufrecht zu halten. Der Anstelldruck bzw. der Abstand kann dabei für beide Dichtleisten 1.1, 2.1 gemeinsam variiert werden, beispielsweise indem die Druckschläuche 1.3, 2.3 mit demselben Druck beaufschlagt werden.
Besonders vorteilhaft an diesem bevorzugten Regelungsverfahren ist, dass der Energiebedarf der Walze minimiert wird, da mit einem minimalen Anstelldruck das Vakuum aufrecht gehalten wird, woraus sich eine hohe Einsparung ergibt.
Es ist auch denkbar, den Anstelldruck bzw. der Abstand gegebenenfalls unter Anwendung festlegbarer zusätzlicher SteuerVorschriften für beide Dichtleisten 1.1, 2.1 getrennt zu regeln, beispielsweise indem die stärker verschlissenen Leiste weniger stark angepresst wird als die noch weniger verschlissene Leiste.
Vorzugsweise ist bei der ersten Variante des Regelungsverfahren zudem eine Temperatursensorik 16, 26 zur Erfassung der Dichtleistentemperatur jeder Dichtleiste 1.1, 2.1 vorhanden. Die Menge an eingesetztem Schmierwasser für Dichtleiste 1.1 wird dabei in Abhängigkeit der Messwerte der Temperatursensorik 16 gesteuert bzw. geregelt und die Menge an eingesetztem Schmierwasser für Dichtleiste 2.1 wird dabei in Abhängigkeit der Messwerte der Temperatursensorik 26 gesteuert bzw. geregelt. Die Regelung der Schmiermittelmenge in Abhängigkeit der Temperatur der Dichtleiste 1.1, 2.1 ist auch ohne die zuvor genannte Regelung des Anstelldrucks einsetzbar bzw. vorteilhaft.
Besonders vorteilhaft an diesem bevorzugten Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren ist, dass der Wasserbedarf minimiert wird und somit deutlich weniger Wasser verbraucht wird als mit konventionellen Spritzrohren.
In Erweiterung der ersten Variante wird in der zweiten Variante der bevorzugten Regelung zudem der Geräuschpegel nach bzw. am zweiten Dichtleistensystem 2 gemessen und in Abhängigkeit des Messwerts der Abstand des hinteren Bereichs der Dichtleiste 2.1 zum Walzenmantel 3 und damit der Öffnungswinkel des Spalts zwischen Dichtleiste 2.1 und Walzenmantel 3 geregelt, sodass sich ein minimaler Geräuschpegel ergibt. Dieses Verfahren ist auch getrennt von den zuvor beschriebenen Verfahren vorteilhaft anwendbar, da die Lärmentwicklung an konventionellen Dichtleisten bis zu 110 dBA betragen und somit gesundheitsgefährdend sein kann. Durch die konstante Geräuschoptimierung wird dieses Gefahrenpotential reduziert und zudem vorteilhaft eine möglichst leise und somit angenehme Arbeitsumgebung geschaffen.
Vorteilhaft kann der Öffnungswinkel des Spaltes auch so geregelt bzw. gesteuert werden, dass die Frequenz des Geräusches verändert wird, insbesondere hin zu tieferen Frequenzen. Da sich die mögliche Störwirkung eines Geräusches im Allgemeinen durch dessen Tonhaltigkeit erheblich erhöht, was bei der Bildung eines Beurteilungspegels durch einen auf das Messergebnis aufzuschlagenden Tonhaltigkeitszuschlag zu berücksichtigen ist, kann der Öffnungswinkel des Spaltes vorteilhaft auch so geregelt, bzw. gesteuert sein, dass die Frequenz des Geräusches nach vorgegebenen Mustern oder stochastisch verändert wird um die Tonhaltigkeit zu reduzieren.
Da eine Papiermaschine in der Regel eine Vielzahl von Saugwalzen aufweist, erfolgt die Regelung bzw. Steuerung der Geräuschemissionen aller Saugwalzen vorzugsweise durch eine zentrale Datenverarbeitungsanlage wie insbesondere einem Miniserver, um zu verhindern, dass die Geräuschemissionen von zwei oder mehr Saugwalzen zeitgleich ein Maximum im selben Frequenzbereich haben. Bevorzugt ist vorgesehen alle Messwerte aller Sensoren an einen Miniserver zu übermitteln, bevorzugt drahtlos, in welchem die Regel- und Steuervorschriften abgespeichert sind, die gegebenenfalls durch ein Programm oder einen Benutzer abgeändert werden können. Der Miniserver ermittelt aus den Messwerten die benötigten Stellgrößen zur Ansteuerung der Aktuatoren. Bevorzugt ist der Miniserver mit einem Anzeige- und Eingabegerät verbunden, insbesondere drahtlos, um die Betriebsparameter anzuzeigen, bzw. um manuelle Änderungen zu erlauben.
Besonders vorteilhaft an der besonders bevorzugten Ausführungsvariante der gegenständlichen Erfindung ist, dass das intelligente System zur Steuerung aller wesentlichen Parameter innerhalb einer Saugwalze, welche zentral vorzugsweise durch einen Miniserver überwacht und entweder vom System oder vom Benutzer in Abhängigkeit zueinander verändert werden können, einen möglichst energieeffizienten und geräuscharmen Betrieb gewährleistet und eine vorbeugende Instandhaltung ermöglicht. Das System basiert auf mit Sensoren ausgestatteten Bauteilen wie insbesondere Dichtleiste, Druckschlauch, Dichtleistenhalter und Spritzrohr, welche vorzugsweise über Funk/WLAN konstant Informationen über den von außen nicht einseh- und/oder kontrollierbaren Prozess geben und liefern somit in einmaliger Form Informationen über den Betriebszustand der Saugwalze.

Claims

Dichtleistensystem zur bestimmungsgemäßen Verwendung in einer Saugwalze für die Entwässerung von Bahnmaterial, wobei das Dichtleistensystem (1, 2) zur seitlichen Abdichtung zumindest eines Saugkastens (4) im Inneren der Saugwalze dient und zumindest eine Dichtleiste (1.1, 2.1) umfasst, wobei die Dichtleiste (1.1, 2.1) dazu ausgelegt ist, um den Saugkasten (4) gegenüber dem Walzenmantel (3) der Saugwalze abzudichten und die Dichtleiste (1.1, 2.1) eine Oberfläche aufweist, welche bei Verwendung des Dichtleistensystems (1, 2) in der Saugwalze der Innenseite des Walzenmantels (3) zugewandt ist, wobei in zumindest einer Dichtleiste (1.1, 2.1) zumindest zwei Temperatursensoren (6.1) integriert oder eingesetzt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass

zumindest ein Temperatursensor (6.1) einen größeren Abstand zu jener Oberfläche der Dichtleiste (1.1, 2.1) aufweist, welche bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Innenseite des Walzenmantels (3) zugewandt ist, als der andere oder die anderen.
Dichtleistensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer Dichtleiste (1.1, 2.1) zumindest eine Sensoreinheit (6) integriert oder eingesetzt ist, wobei die Sensoreinheit (6) eine Leiterplatte (6.4) mit zumindest zwei, vorzugsweise zumindest vier Temperatursensoren (6.1) umfasst, wobei jeder Temperatursensor (6.1) einen zu den anderen Temperatursensoren (6.1) der Sensoreinheit (6) unterschiedlichen Abstand zu jener Oberfläche der Dichtleiste (1.1, 2.1) aufweist, welche bei bestimmungsgemäßer Verwendung dem Walzenmantel (3) zugewandt ist.
Dichtleistensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sensoreinheit (6) eine Stromversorgung, vorzugsweise eine Batterie (6.3), und einen Mikrochip (6.2) mit Funkmodul umfasst.
Dichtleistensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtleistensystem (1, 2) Dichtleistenhalter (1.2, 2.2) umfasst, wobei jede Dichtleiste (1.1, 2.1) in einen Dichtleistenhalter (1.2, 2.2) eingesetzt ist, wobei in zumindest einem Dichtleistenhalter (1.2, 2.2) zumindest ein Spritzrohr (1.5, 2.5) integriert ist, wobei im Dichtleistenhalter (1.2, 2.2) Öffnungen, vorzugsweise mit darin angeordneten Düsen (1.4, 2.4), vom Spritzrohr (1.5, 2.5) ausgehend an eine Außenseite des Dichtleistenhalters (1.2, 2.2) verlaufen.
Dichtleistensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtleistensystem Dichtleistenhalter (1.2, 2.2) umfasst, wobei jede Dichtleiste (1.1, 2.1) in einen Dichtleistenhalter (1.2, 2.2) eingesetzt ist, wobei in zumindest einem Dichtleistenhalter (1.2, 2.2) zumindest ein Stellelement vorhanden ist, über welches bei bestimmungsgemäßer Verwendung die Distanz der Dichtleiste (1.1, 2.1) zum Walzenmantel (3) einstellbar ist, wobei das Stellelement über einen Motor in seiner Position verstellbar und in gewünschter Position haltbar ist.
Dichtleistensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement eine in Längsrichtung der Dichtleiste (1.1, 2.1) verschiebbares Element umfasst, welches zumindest eine schräge Fläche aufweist, wobei die Dichtleiste (1.1, 2.1) oder ein mit der Dichtleiste (1.1, 2.1) verbundenes höhenverstellbares Element entlang dieser schrägen Fläche geführt ist.
Dichtleistensystem nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtleiste (2.1) einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei das Stellelement auf den zweiten Abschnitt der Dichtleiste (2.1) wirkt, sodass bei bestimmungsgemäßer Verwendung die Distanz des zweiten Abschnitts der Dichtleiste (2.1) zum Walzenmantel (3) unterschiedlich vom ersten Abschnitt der Dichtleiste (2.1) einstellbar ist.
Dichtleistensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Anstelldruck an den Walzenmantel (3) des ersten Abschnitts der Dichtleiste (2.1) mit einem Anstellschlauch (2.3) einstellbar ist.
Dichtleistensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Abschnitt der Dichtleiste (2.1) ebenfalls ein Stellelement vorhanden ist, über welches bei bestimmungsgemäßer Verwendung die Distanz des ersten Abschnitts der Dichtleiste (2.1) zum Walzenmantel (3) einstellbar ist, wobei das Stellelement über einen Motor in seiner Position verstellbar und in gewünschter Position haltbar ist.
Dichtleistensystem nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Dichtleiste (1.1, 2.1) und dem Stellelement ein federelastisches Element angebracht ist.
Dichtleistensystem nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Dichtleistenhalter (2.2) ein Schallsensor (7) integriert ist oder an diesem befestigt ist.
Verwendung einer Saugwalze mit Dichtleistensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Entwässerung von Bahnmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer Dichtleiste (1.1, 2.1) eine Vorrichtung zum Einbringen von Schmierwasser zugeordnet ist, wobei die Menge an eingebrachtem Schmierwasser in Abhängigkeit der Temperatur der jeweiligen Dichtleiste (1.1, 2.1) geregelt oder gesteuert wird, welche von zumindest einem Temperatursensor (6.1) gemessen wird.
Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck im Inneren des Saugkastens (4) als Ist-Druck erfasst wird und der Anstelldruck der Dichtleisten (1.1, 2.1) oder die Distanz der Dichtleisten (1.1, 2.1) zum Walzenmantel (3) in Abhängigkeit des Ist-Drucks geregelt oder gesteuert wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleiß der Dichtleisten (1.1, 2.1) während des Betriebs erfasst bzw. überwacht wird, indem Signalunterbrechungen von Temperatursensor (6.1) bei fortschreitendem Verschleiß festgestellt werden.
Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräuschpegel nach oder an dem in Bewegungsrichtung des Walzenmantels (3) gesehen hinteren, zweiten Dichtleistensystem (2) erfasst wird und der Öffnungswinkel des Spaltes zwischen dem hinteren Bereich der Dichtleiste (2.1) und dem Walzenmantel (3) in Abhängigkeit des erfassten Geräuschpegels geregelt oder gesteuert wird.