WO2008138690A1 - Vorrichtung mit im betrieb rotierender oder umlaufender oberfläche - Google Patents

Vorrichtung mit im betrieb rotierender oder umlaufender oberfläche Download PDF

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WO2008138690A1
WO2008138690A1 PCT/EP2008/054209 EP2008054209W WO2008138690A1 WO 2008138690 A1 WO2008138690 A1 WO 2008138690A1 EP 2008054209 W EP2008054209 W EP 2008054209W WO 2008138690 A1 WO2008138690 A1 WO 2008138690A1
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Helena Johansson
Rudolf Münch
Oliver Kaufmann
Thomas Ischdonat
Jens Haag
Susanne Moses
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Voith Patent Gmbh
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0233—Soft rolls
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
    • D21G9/0009—Paper-making control systems
    • D21G9/0036—Paper-making control systems controlling the press or drying section
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/34—Paper

Definitions

  • the present invention relates to a device with rotating in operation or rotating surface, in particular roller or shell of a machine for producing a fibrous web, in particular paper web, with a plurality of arranged in or below the surface elements of a measuring device, in particular sensors.
  • the invention has for its object to further improve the detection of the desired information.
  • the elements are arranged offset in the direction of the surface and / or transversely thereto.
  • the arrangement of the elements in the cross machine direction and in the machine direction offset from one another ensures that the desired information is recorded not only once per revolution of the surface, but depending on the number and distribution of the elements several times per revolution up to a quasi-continuous detection.
  • the roll circumference is 3.14 m.
  • a sensor diameter of 1 cm in known devices in the machine direction only all 3.14 m data are recorded, which data correspond to only 1 cm in the machine direction. That is, only 0.3% of the web is measured in the machine direction. Due to the staggered arrangement according to the invention, the data acquisition in the machine direction can be done more frequently. In immediate
  • Connecting the sensors in the circumferential direction of the surface can even achieve continuous detection.
  • Another advantage of the invention is that the data acquisition is simplified. With a large number of sensors, which are arranged next to one another in the cross-machine direction, the data must be recorded by all the sensors at the same time, since all sensors pass the measuring point, for example the roll nip, at the same time. In a staggered arrangement according to the present invention, however, it is sufficient to read the sensors substantially successively, as they also come successively through the interesting measuring point.
  • the elements are distributed substantially over the entire machine width. As a result, the entire width, for example, of a paper web can be detected.
  • the elements are arranged distributed in the circumferential direction over the entire surface. As a result, the information can be recorded in constant short intervals. Particularly preferred is the arrangement of the elements along at least one spiral line. This results in a uniform detection both in the cross machine direction and in the machine direction.
  • the elements can also be arranged along two or more mutually parallel spiral lines. As a result, the time between two measurements can be shortened not only for the total width but at any point across the width of the machine.
  • the elements of the measuring device may be formed by microwave sensors, optical sensors, ultrasonic sensors and temperature sensors, electromagnetic sensors, pressure or acceleration sensors or combinations thereof. Thus, the corresponding desired information can be obtained.
  • a plurality of elements is provided, in particular more than 100 elements.
  • a very dense collection of information can be achieved.
  • the elements join each other substantially without gaps. As a result, a quasi-continuous detection of the desired information can be achieved.
  • the elements interact with at least one radiation source arranged outside or inside the device, such as light, X-ray radiation, microwave radiation or radioactive radiation.
  • a radiation source arranged outside the device such as light, X-ray radiation, microwave radiation or radioactive radiation.
  • a transmission measurement takes place, in the case of a radiation source arranged inside the device, in particular a reflection measurement.
  • a radiation source arranged inside the device in particular a reflection measurement.
  • a reflection measurement can For this purpose can For example, be used measuring window, which are flush with the roll surface, these windows are translucent designed for the selected radiation.
  • a measuring electronics located within the roller is provided, the Messdat ⁇ n are preferably transmitted wirelessly to a arranged outside the roller receiver.
  • the invention further relates to a machine for producing or treating a fibrous web, in particular paper web with a device of the type described.
  • the elements for determining the moisture or basis weight of the fibrous web, the composition of the fibrous web, for example, the filler content of the paper or the type of filler, the elasticity or hardness of the fibrous web or its thickness are formed. This allows important information to be obtained during operation in the machine.
  • the invention relates to a method for producing or treating a fibrous web, in particular a paper web, in which a machine of the type mentioned is used.
  • At least the energy required for operating the elements and / or the measuring electronics is generated and / or stored within the roller or on a non-rotating machine component.
  • FIG. 1 shows a cross section through a pair of rollers of a machine according to the invention.
  • FIG 2 is a perspective view of a roll according to the invention.
  • the arrangement shown in Figure 1 comprises a roller 1 and a counter-roller 2, between which a first fabric 3, for example a felt or wire, and a second fabric 4, for example, a paper web are passed.
  • a first fabric 3 for example a felt or wire
  • a second fabric 4 for example, a paper web
  • this may be a press arrangement of a paper machine.
  • sensors 5 are provided for measuring certain data, such as pressure or humidity sensors.
  • the sensors 5 are, as shown for example in Figure 2, along a spiral line in or below the shell 6 of the roller 1 is arranged. This achieves an approximately continuous acquisition of the data both in the circumferential direction of the roll 1, ie in the machine direction, and in the cross-machine direction.
  • FIG. 2 shows a roller 1 with sensors 5 arranged along a spiral line.
  • an external radiation source 7 is present, which interacts with the sensors 5.
  • the sensors 5 for measuring the transmission of the radiation of the radiation source 7 through the jacket 6 of the roller 1 can be used.
  • the sensors 5 are connected, for example wirelessly, to a measuring device, not shown here.
  • the sensors are read out by the measuring device, wherein the sensors 5 can be read out one after the other or several sensors 5 at the same time. This is followed by the evaluation and optionally storage of the measured data.

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Abstract

Vorrichtung mit im Betrieb rotierender oder umlaufender Oberfläche, insbesondere Walze oder Mantel einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papierbahn, mit einer Mehrzahl von in oder unter der Oberfläche (6) angeordneten Elementen (5) einer Messeinrichtung, insbesondere Sensoren, wobei zur Verbesserung der Erfassung von Materialeigenschaften die Elemente (5) in Laufrichtung der Oberfläche (6) und/oder quer hierzu versetzt zueinander angeordnet sind, sowie Maschine mit einer solchen Vorrichtung und Verfahren, welches eine solche Maschine verwendet.

Description

Vorrichtung mit im Betrieb rotierender oder umlaufender Oberfläche
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit im Betrieb rotierender oder umlaufender Oberfläche, insbesondere Walze oder Mantel einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papierbahn, mit einer Mehrzahl von in oder unter der Oberfläche angeordneten Elementen einer Messeinrichtung, insbesondere Sensoren.
Es ist bekannt, Elemente einer Messeinrichtung, insbesondere Sensoren, in oder unter Walzenoberflächen zu platzieren, um während des Umlaufs der Walze bestimmte Informationen zu erfassen. Interessant sind Vorgänge, die während des Umlaufs auf die Walze einwirken, beispielsweise Wirkung einer Gegenwalze, die mit der Walze einen Nip bildet, insbesondere der auftretende Druck, Wirkung eines umlaufenden Gewebes, beispielsweise Druckwirkung von Sieb, Papier oder Filz, Überlagerungen der oben genannten Wirkungen, beispielsweise Filz und Papier im Nip. Dabei ist es bekannt, in Maschinenquerrichtung mehrere Sensoren nebeneinander anzuordnen, um so eine Erfassung der gewünschten Informationen über die Bahnbreite zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erfassung der gewünschten Informationen weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Elemente in Laufrichtung der Oberfläche und/oder quer hierzu versetzt zueinander angeordnet sind. Durch die Anordnung der Elemente in Maschinenquerrichtung und in Maschinenlaufrichtung versetzt zueinander wird erreicht, dass die gewünschten Informationen nicht nur einmal pro Umlauf der Oberfläche erfasst werden, sondern je nach Anzahl und Verteilung der Elemente mehrfach pro Umlauf bis hin zu einer quasi kontinuierlichen Erfassung.
Beispielsweise beträgt bei einem Walzendurchmesser von 1 m der Walzenumfang 3,14 m. Bei einem Sensordurchmesser von 1 cm werden bei bekannten Vorrichtungen in Maschinenlaufrichtung nur alle 3,14 m Daten erfasst, wobei diese Daten jeweils nur 1 cm in Maschinenlaufrichtung entsprechen. Das heißt, in Maschinenlaufrichtung werden nur 0,3 % der Bahn gemessen. Durch die erfindungsgemäße versetzte Anordnung kann die Datenerfassung in Maschinenlaufrichtung häufiger erfolgen. Bei unmittelbarem
Aneinanderanschließen der Sensoren in Umlaufrichtung der Oberfläche kann sogar eine kontinuierliche Erfassung erreicht werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Datenerfassung vereinfacht ist. Bei einer Vielzahl von Sensoren, die in Maschinenquerrichtung nebeneinander angeordnet sind, müssen die Daten von allen Sensoren gleichzeitig erfasst werden, da alle Sensoren gleichzeitig an der Messstelle, beispielsweise dem Walzennip, vorbeikommen. Bei einer versetzten Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung genügt es dagegen, die Sensoren im Wesentlichen nacheinander auszulesen, da sie auch nacheinander durch die interessante Messstelle kommen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Elemente im Wesentlichen über die gesamte Maschinenbreite verteilt angeordnet sind. Dadurch kann die gesamte Breite beispielsweise einer Papierbahn erfasst werden.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Elemente in Umlaufrichtung über die gesamte Oberfläche verteilt angeordnet sind. Hierdurch können die Informationen in gleich bleibenden kurzen Abständen erfasst werden. Besonders bevorzugt ist die Anordnung der Elemente längs mindestens einer Spirallinie. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige Erfassung sowohl in Maschinenquerrichtung als auch in Maschinenlaufrichtung.
Um eine noch häufigere Erfassung der gewünschten Informationen zu erzielen, können die Elemente auch längs zwei oder mehr zueinander paralleler Spirallinien angeordnet sein. Dadurch kann nicht nur für die Gesamtbreite sondern an jeder Stelle über die Breite der Maschine die Zeitdauer zwischen zwei Messungen verkürzt werden.
Die Elemente der Messvorrichtung können durch Mikrowellensensoren, optische Sensoren, Ultraschallsensoren und Temperatursensoren, elektromagnetische Sensoren, Druck- oder Beschleunigungssensoren oder Kombinationen hiervon gebildet sein. Damit kann die entsprechende gewünschte Information erhalten werden.
Bevorzugt ist eine Vielzahl von Elementen vorgesehen, insbesondere mehr als 100 Elemente. Damit kann eine sehr dichte Erfassung der Informationen erreicht werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Elemente im Wesentlichen lückenlos aneinander anschließen. Dadurch kann eine quasi kontinuierliche Erfassung der gewünschten Informationen erreicht werden.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wirken die Elemente mit mindestens einer außerhalb oder innerhalb der Vorrichtung angeordneter Strahlungsquelle wie Licht, Röntgenstrahlung, Mikrowellenstrahlung oder radioaktive Strahlung, zusammen. Hierdurch ist die Möglichkeit eröffnet, zusätzliche Informationen zu erfassen. Bei außerhalb der Vorrichtung angeordneten Strahlungsquellen erfolgt eine Transmissionsmessung, bei innerhalb der Vorrichtung angeordneter Strahlungsquelle insbesondere eine Reflexionsmessung. Hierfür können beispielsweise Messfenster eingesetzt sein, die bündig mit der Walzenoberfläche sind, wobei diese Fenster für die gewählte Strahlung durchscheinend ausgebildet sind.
Weiterhin kann in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass eine innerhalb der Walze befindliche Messelektronik vorgesehen ist, wobei die Messdatβn vorzugsweise kabellos an einen außerhalb der Walze angeordneten Empfänger weitergegeben werden.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papierbahn mit einer Vorrichtung der beschriebenen Art.
Bei einer solchen Maschine ist es bevorzugt, dass die Elemente zur Bestimmung der Feuchte oder flächenbezogenen Masse der Faserstoffbahn, der Zusammensetzung der Faserstoffbahn, beispielsweise dem Füllstoffgehalt des Papiers oder der Art des Füllstoffes, der Elastizität oder Härte der Faserstoffbahn oder ihrer Dicke ausgebildet sind. Damit können wichtige Informationen während des Betriebs in der Maschine erhalten werden.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn Mittel zum kabellosen Einsatz der Elemente vorgesehen sind. Die Herstellung und Montage der Maschine ist dadurch vereinfacht. Weiterhin ist es beispielsweise möglich, dass die Datenübertragung der Messdaten über elektromagnetische Wellen, insbesondere Licht oder Funk, oder Schall an einen Empfänger außerhalb der Walze bzw. an einen an einem nicht rotierenden Maschinenteil angeordneten Empfänger erfolgt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn Mittel zur gleichzeitigen Auswertung mehrerer oder aller Sensoren vorgesehen sind. Die Auswertung kann dadurch beschleunigt werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papierbahn, bei welchem eine Maschine der genannten Art verwendet wird.
Bei einem derartigen Verfahren kann es vorteilhaft sein, wenn Messungen mit den Elementen während der Überlagerung, Zusammenführung oder Separation von zwei oder mehr Faserstoffbahnen durchgeführt werden. So kann beispielsweise an Trockenzylindern einer Papierbahn das Ablösen der Papierbahn von den Walzen beobachtet werden, während gleichzeitig noch ein Trockensieb die Bahn stützt.
Besonders bevorzugt ist es auch hier, wenn die Messungen kabellos ausgeführt werden.
Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn die Daten mehrerer oder aller Elemente gleichzeitig ausgewertet werden.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn zumindest die zum Betrieb der Elemente und/oder der Messelektronik benötigte Energie innerhalb der Walze bzw. auf einem nicht-rotierenden Maschinenbauteil generiert und/oder gespeichert wird. Als praktische Möglichkeit kommt hierfür mindestens eine Batterie, mindestens ein Akku, wenigstens eine Energiegewinnung aus der Rotation der Walze (Generator, Induktivität) oder eine Schwingungsenergie in Frage.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung:
Figur 1 einen Querschnitt durch ein Walzenpaar einer erfindungsgemäßen Maschine; und
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Walze. Die in Figur 1 dargestellte Anordnung umfasst eine Walze 1 und eine Gegenwalze 2, zwischen denen ein erstes Gewebe 3, beispielsweise ein Filz oder Sieb, und ein zweites Gewebe 4, beispielsweise eine Papierbahn hindurchgeführt sind. Beispielsweise kann es sich hier um eine Pressenanordnung einer Papiermaschine handeln. In der ersten Walze 1 sind Sensoren 5 zur Messung bestimmter Daten vorgesehen, beispielsweise Druck- oder Feuchtesensoren. Die Sensoren 5 sind dabei, wie beispielsweise in der Figur 2 dargestellt, längs einer Spirallinie in oder unterhalb des Mantels 6 der Walze 1 angeordnet. Damit wird eine annähernd kontinuierliche Erfassung der Daten sowohl in Umfangshchtung der Walze 1 , also in Maschinenlaufrichtung, als auch in Maschinenquerrichtung erreicht.
Die Figur 2 zeigt eine Walze 1 mit längs einer Spirallinie angeordneten Sensoren 5. Zusätzlich ist eine externe Strahlungsquelle 7 vorhanden, die mit den Sensoren 5 zusammenwirkt. Insbesondere können die Sensoren 5 zur Messung der Transmission der Strahlung der Strahlungsquelle 7 durch den Mantel 6 der Walze 1 verwendet werden.
Zur Durchführung von Messungen mit den Sensoren 5 stehen diese beispielsweise kabellos mit einer hier nicht dargestellten Messeinrichtung in Verbindung. Die Sensoren werden von der Messeinrichtung ausgelesen, wobei die Sensoren 5 jeweils nacheinander oder mehrere Sensoren 5 gleichzeitig ausgelesen werden können. Daraufhin erfolgt die Auswertung und gegebenenfalls Speicherung der Messdaten.
Bezugszeichenliste
1 Walze
2 Gegenwalze
3 Gewebe
4 Gewebe
5 Sensor
6 Walzenmantel
7 Strahlungsquelle
10

Claims

Vorrichtung mit im Betrieb rotierender oder umlaufender OberflächePatenansprüche
1. Vorrichtung mit im Betrieb rotierender oder umlaufender Oberfläche (6), insbesondere Walze (1 ) oder Mantel einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papierbahn, mit einer Mehrzahl von in oder unter der Oberfläche (6) angeordneten Elementen (5) einer Messeinrichtung, insbesondere Sensoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (5) in Laufrichtung der Oberfläche (6) und/oder quer hierzu versetzt zueinander angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (5) im Wesentlichen über die gesamte Breite der Oberfläche (6) verteilt angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (5) im Wesentlichen über den gesamten Umfang der Oberfläche (6) verteilt angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (5) längs mindestens einer Spirallinie angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (5) längs zwei oder mehr zueinander paralleler Spirallinien angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (5) durch Mikrowellensensoren und/oder optische Sensoren und/oder Ultraschallsensoren und/oder Temperatursensoren und/oder elektromagnetische Sensoren und/oder Druck- oder Beschleunigungssensoren gebildet sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Elementen, insbesondere mehr als 100 Elemente, vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (5) im Wesentlichen lückenlos aneinander anschließen.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (5) zum Zusammenwirken mit mindestens einer außerhalb oder innerhalb der Vorrichtung angeordneter Strahlungsquelle (7) wie Licht, Röntgenstrahlung, Mikrowellenstrahlung oder radioaktive
Strahlung, ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (5) zur Durchführung einer Transmissions- oder
Reflektionsmessung ausgebildet sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dass eine innerhalb der Walze (1 ) befindliche Messelektronik vorgesehen ist, wobei die Messdaten vorzugsweise kabellos an einen außerhalb der Walze (1 ) angeordneten Empfänger weitergegeben werden.
12. Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papierbahn, mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (5) zur Bestimmung der Feuchte, flächenbezogenen Masse, Zusammensetzung, insbesondere Füllstoffgehalt oder Art des Füllstoffes, Elastizität und/oder Härte und/oder Dicke der Faserstoffbahn ausgebildet sind.
14. Maschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum kabellosen Einsatz der Elemente (5) vorgesehen sind.
15. Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur gleichzeitigen Auswertung mehrerer oder aller Elemente (5) vorgesehen sind.
16. Verfahren zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwendung einer Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Messungen mit den Elementen (5) während der Überlagerung, Zusammenführung oder Separation von zwei oder mehr Faserstoffbahnen (4) durchgeführt werden.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen kabellos ausgeführt werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte mehrerer oder aller Elemente (5) gleichzeitig ausgewertet werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19,
dass zumindest die zum Betrieb der Elemente (5) und/oder der Messelektronik benötigte Energie innerhalb der Walze (1 ) bzw. auf einem nicht-rotierenden Maschinenbauteil generiert und/oder gespeichert wird.
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