CN115989351A - 振动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于纤维处理的设备和方法。所述设备具有由多部件构成的壳体，在壳体中布置有至少一个第一处理工具(1、3)和至少一个第二处理工具(2、4)。所述处理工具(1、2、3、4)具有旋转对称的形状并且相对彼此同轴地布置并且相对彼此围绕共同的轴(5)旋转。各两个处理工具(1、2、3、4)限定被纤维材料在径向上流过的处理间隙(11、12)的边界。两个分别承载至少一个处理工具(1、2、3、4)的壳体部件(7、8)通过能围绕活节轴线(13)转动的活节(9)相互耦连。在此，两个处理工具(1、2、3、4)之间的接触可靠地由至少一个布置在壳体上的用于检测设备振动的传感器(6)，优选外部布置的传感器(6)识别。

Description

振动测量装置

本发明涉及一种用于纤维材料处理的设备，其带有用于检测振动的传感器。该设备具有由多部件构成的壳体。该壳体包括盖子。该设备还包括多个纤维处理工具，其中，多个纤维处理工具相互间隔地布置以通过彼此面对的处理型面形成至少一个处理间隙并相对彼此可旋转地支承。至少一个处理工具能轴向移动地支承以便设置彼此面对的处理型面之间的至少一个处理间隙的宽度。至少一个处理工具由壳体部件承载。

通常处理工具具有旋转对称的形状并且彼此同轴布置。两个处理工具限定被纤维材料在径向上流过的处理间隙的边界并且处理工具分别具有指向处理间隙的处理型面。如果设置有多个处理间隙，则可以规定至少一个处理工具在轴向浮动地支承。

本发明还涉及一种在用于处理纤维材料的设备中最小化磨损的方法，其中，所述设备具有由多部件构成的壳体，在壳体中布置有至少一个第一处理工具和至少一个第二处理工具，所述处理工具具有旋转对称的形状，相对彼此同轴地布置，相对彼此围绕共同的轴线旋转，各两个处理工具限定被纤维材料在径向上流过的处理间隙的边界并且处理工具分别具有指向处理间隙的处理型面，其中，至少一个处理工具在轴向浮动地支承，两个分别承载至少一个处理工具的壳体部件通过能围绕活节轴线转动的活节相互耦连，并且所述设备至少配备有一个传感器。

由专利文献US 2007/0125891 A1已知用于处理用于造纸的纤维悬浮液的精磨机。在精磨机中设置有震动传感器，通过其识别处理工具的接触。传感器在精磨内部布置在固定的处理工具的载体上。通过该传感器识别轴向的震动运动。基于轴向的震动运动可以推断出处理工具的接触。还可以设置两个震动传感器，其分别设置在处理工具的固定布置的载体上。

由文献EP 792 689 B1已知精磨机和用于固定或拆除精磨片的方法。精磨机具有粉碎室。粉碎室包括主段。主段通过盖子封闭。盖子与主段通过铰链连接并可以打开，其中，在打开的位置中，盖子通过铰链支承。

在这种设备，如精磨机、分散机、疏解机中可以实现纤维材料的机械加工，尽管能相对彼此运动的处理工具没有互相接触，其中，处理工具以很小的距离经过彼此。处理的强度在此一方面取决于处理工具表面之间的间隙宽度，另一方面取决于纤维材料的浓度。随着处理的强度的增加，处理工具也磨损。例如上述类型的设备被用于改善纸浆、TMP或从废纸中获得的纤维材料的质量。

如果磨损导致处理工具的处理型面的高度降低，则由此增大的处理间隙导致空转或泵送功率的降低。在总功率保持不变时这同时导致与所需处理强度有关的设备的比功率增加并且以此导致处理过于强烈，特别是纤维的研磨过于强烈。

在间隙太小时存在电流消耗过大和处理工具接触的危险。

长期以来已知的是，研磨纸浆纤维，即初级纤维材料和次级纤维材料，以便能够在由此生产的纤维料幅中实现尤其在强度、孔隙率、成形和表面方面期望的特性。

在此使用的精磨机中，由于磨损相对较快，研磨面由可更换的、与相应的底板旋拧连接的研磨套组形成。为了实现期望的纤维特性，特别是SR值(Schopper-Riegler值)，研磨套组必须以最佳方式适应待处理的纤维材料，除了理想的纤维处理外，还用于防止该研磨套组的过度磨损。

精磨机可以设计成盘式精磨机或锥式精磨机。

为了提高吞吐量越来越多地使用双间隙装置。由于转子在此是轴向浮动地支承的，所以不能可靠评价间隙宽度和磨损状态。仅在理论上，液力平衡时应产生相同的间隙宽度，但在实践中已经表明，在运行中会出现不一样宽的间隙宽度。

本发明要解决的技术问题是提供一种设备和方法，通过它们可以减少运行中由于处理型面的接触而造成的研磨套组的高磨损。

因此，本发明要解决的技术问题是在这些设备中以尽可能简单的器件最小化处理工具的磨损。此外，本发明要解决的技术问题是提供一种方法，通过该方法可以将处理工具的磨损最小化。

根据本发明上述技术问题以此解决，即用于检测设备的振动的传感器布置在设备的壳体上。优选的是，传感器在外部布置在壳体上。通过布置在壳体上，可以很容易接触到传感器。传感器的这种布置实现简单的维护和简单的更换以及简单的改装。

为了检测指示处理工具接触的振动，表明有利的是将传感器布置在承载处理工具的壳体部件上。

已证明有利的是，壳体部件是固定不动的并且至少传感器安置在能通过活节枢转离开该壳体部件的被称为盖子的壳体部件上或壳体部件中。

为了检测磨损升高的状态，传感器应检测振动加速度和/或4至12kHz范围内的振动。

为此特别适宜的是单轴加速度传感器形式的传感器，其优选平行于设备的轴线定向。如果是平坦的处理型面，则该轴线也平行于处理间隙的宽度。若配设锥形的处理型面，则表明有利的是，单轴加速度传感器的轴线平行于处理间隙的宽度定向。在此处理间隙的宽度与处理表面垂直。单轴加速度传感器可作为大量生产的产品廉价地获得。

本发明优选用于这些设备，对于这些设备在壳体中存在两个处理间隙并且两个中间的处理工具固定在共同的、旋转的底板上，该底板轴向浮动地支承。除了优选的研磨之外，这在原则上也可用于疏解或者分散。

在此若识别到磨损临界状态(处理工具接触或者处理间隙的纤维悬浮液垫太小)，如果壳体部件的至少一个处理工具的轴向位置可调整，就能容易克服这种状态。以此可以简单地通过加宽处理间隙抑制磨损加剧。

在一种实施方式中规定，壳体的盖子能围绕活节轴线转动地支承。尤其设置至少两个铰链。已表明有利的是，将传感器在铰链之间的区域中布置在壳体上、优选盖子上。在此，铰链之间的区域通过垂直于活节轴线延伸的平面限定边界。若活节轴线垂直延伸，则传感器布置在铰链之间的水平区域中。

在一种实施方式中规定，将传感器设置在铰链侧的盖子半部上。

已表明特别合适的是，铰链之间平行于处理间隙延伸的位置，其中，传感器轴线在间隙宽度的方向上定向。由此尤其可以检测由处理工具的处理型面的接触引起的振动。

已表明有利的是，选择对于传感器具有刚度的位置，以便将高频的干扰振动最小化。

在方法方面重要的是，为了最小化磨损，在用于处理纤维材料的设备中通过传感器确定振动强度，尤其振动加速度或者振动加速度的标准偏差。确定的振动信号通过高通滤波器进行过滤，尤其用至少4000HZ，优选至少5000HZ的高通滤波器。

在识别到超过振动阈值(也称为振动峰值)时，就确定振动，尤其在预先确定的数量的时间区间内的振动加速度。如果在至少一半的时间区间超过振动阈值，则以信号表示故障。

在一种实施方式中规定，测量在至少2秒的时间区间内持续。在一种实施方式中规定，时间区间具有相同的长度。

为了隐去处理工具之间的由运行导致的、暂时的接触，仅在至少两个预定的时间段中，优选在至少五个连续的预定时间区间中的至少三个时间区间中至少出现各一个振动峰值的情况下，才应当推断出两个处理工具的接触。

尤其表明有利的是，考虑至少五个相继的时间区间。若在三个时间区间内识别到振动峰值，则以信号表示故障。

在评估振动时可以提高可靠性，方式是考虑设备的环境的基本振动。为此规定，在每次设备启动时都学习运行导致的振动的基本值。由此可以消除由环境导致的基本振动。

已表明有利的是，为了确定振动强度，持续从记录的振动加速度信号中确定标准偏差。如果机器平稳地在高负荷下运行，标准偏差与确定出的振动加速度相比可以有更低的值。

下面就实施例进一步阐述本发明。

附图中：

图1示出打开状态中的双盘式精磨机；

图2示出关闭的精磨机的侧视图；

图3示出关闭的精磨机的另外的侧视图；

图4示出剖切精磨机的横截面示意图和

图5示出传感器数据和时间区间方法的图；

图6示出加速度数据相较于标准偏差的图。

在用于研磨纤维材料的设备的壳体中根据图4有两个平行的垂直于旋转轴5延伸的处理间隙11、12，其分别由一个不旋转的处理工具1、4和一个围绕轴5旋转的平坦的处理工具2、3形成。

处理工具1、2、3、4的分别面向处理间隙11、12的环形处理型面10由研磨套组形成，这些研磨套组在型面侧具有多个基本径向延伸的研磨条，使得该型面由这些研磨条和位于其间的槽形成。

待研磨的纤维悬浮液通过经设备的中心的入口到达此处进入研磨套组之间的两个处理间隙11、12中的一个。然后纤维悬浮液径向向外通过共同作用的处理工具1、2、3、4并收集在相接的环形空间中。

被如此处理的纤维悬浮液的至少一部分通过出口离开该环形空间，另一部分纤维悬浮液在某些情况下可能通过不旋转的处理工具1,4的槽通过其一段长度流回。

研磨条的横截面也称为刀并且一般为矩形，但其中也有其他形状。这些研磨条的上侧，即承载研磨边缘的面位于径向平面内，这些面将相应的研磨套组在配合套组的方向上终止。

在研磨条之间延伸的槽也具有矩形的横截面并且作为用于纤维悬浮液的流动通道。槽深度大多在2mm到20mm之间。

在此所示的研磨装置中，两个处理间隙11、12的与相应其他处理间隙11、12相邻的处理工具2,3以穿过处理型面10中心的轴5旋转。这些旋转的处理工具2,3可拆卸地固定在共同的、可在旋转的轴5上轴向移动和随其旋转的底板14上。

从图2中可以看出，轴5由通过传动装置15耦连的驱动装置16驱动。

该设备的壳体尤其根据图1和图3由支承在机器基座17上的大的固定的壳体部件7和较小的可以枢转离开壳体部件7的盖子形式的壳体部件8构成。

这两个分别承载不旋转的处理工具1,4的壳体部件7、8通过可围绕活节轴13转动的、在这里示例性设计成两部件的活节9相互耦连。

不旋转的处理工具4固定地与固定的壳体部件7连接，另一个不旋转的处理工具1可以通过调整装置18沿旋转轴5轴向移动，以调整两个处理间隙11、12的总宽度。

由于底板14浮动地支承在轴5上，所以其轴向位置与作用在两个处理间隙11、12中的液压力相互协调地形成。

因此根据流量以及两个处理间隙11、12的磨损会出现处理间隙11、12的宽度不同的情况，这相应对纤维处理的质量和磨损有负面的影响。

此外，旋转的底板14(及其处理工具2,3)在轴5上的轴向浮动支承时增大的摩擦值导致转子不能定心。

结果，在处理间隙11、12中可能没有足够大的纤维悬浮液垫或者甚至处理工具1、2、3、4接触。

在处理间隙11、12的处理工具1、2、3、4接触时，在接触时间内，这些处理工具1、2、3、4的处理型面10发生指数级的磨损。

为了防止这种更大的磨损，通过至少一个传感器6监测设备的振动。该传感器6设计成具有压电测量原理的单轴加速度传感器并平行于轴5定向。

在此证明对可靠识别临界运行状态有利的是，传感器6检测5kHz至12kHz范围内的振动并在此测量振动加速度。

为了在评估传感器6的信号时能够考虑环境的低频基本振动，至少一个另外的传感器检测传动装置15的区域中的振动。

为了可靠地测量振动，以最小化这种用于处理纤维材料的设备中的磨损，至少一个传感器6在壳体中布置在活节9附近。由于较高的应力，该区域也有较高的刚度。

如图3所示，传感器6位于可以通过活节9枢转离开的壳体部件8中并且在此处基本上位于活节9的两个门铰链之间，其中，传感器6和轴5之间的直线基本上垂直于活节轴线13延伸。

在此，如果通过可枢转的壳体部件8的传感器6知道振动强度超过先前确定的振动阈值，则可以推断出在设备的在磨损方面的临界运行状态，尤其处理间隙11、12的处理工具1、2、3、4的接触。

在图5中记录了振动信号。为了排除错误信号，尤其在处理工具1、2、3、4的很短的暂时接触时的错误信号，只有在五个连续的预定时间区间25中的至少三个中至少各有一次超过了预定的振动阈值，设备的控制***才会推断出两个处理工具1、2、3、4的接触。示出了带有振动的时间区间28和不明显的时间区间。示出带有相应5个时间区间的测量窗口，其中，只在中间的测量窗口中发生带信号发送的故障运行，因为只有在这个测量窗口才探测到最小数量的带有振动的时间区间。

图6中示出图表，在该图表中记录了在所示时间内振动加速度和与之相比振动加速度的标准偏差。

如果通过该振动测量，设备的控制***识别到针对处理工具1、2、3、4的临界运行状态，则由可枢转的壳体部件8承载的不旋转的处理工具1的轴向位置由调整装置18相应调整以加宽处理间隙11、12。

本发明也适用于锥形研磨面，其中锥轴线与旋转轴5重合，也适用于只有一个处理间隙的装置。

总之本发明涉及一种用于纤维处理的设备和方法。所述设备具有由多部件构成的壳体，在壳体中布置有至少一个第一处理工具(1、3)和至少一个第二处理工具(2、4)。所述处理工具(1、2、3、4)具有旋转对称的形状并且相对彼此同轴地布置并且相对彼此围绕共同的轴(5)旋转。各两个处理工具(1、2、3、4)限定被纤维材料在径向上流过的处理间隙(11、12)的边界。两个分别承载至少一个处理工具(1、2、3、4)的壳体部件(7、8)通过能围绕活节轴线(13)转动的活节(9)相互耦连。在此，两个处理工具(1、2、3、4)之间的接触可靠地由至少一个布置在壳体上的用于检测振动的传感器(6)，优选外部布置的传感器(6)识别。

附图标记列表：

Claims (15)

1.一种用于处理纤维材料(20)的设备，其具有用于检测振动的传感器(6)和带有盖子(8)的由多部件构成的壳体(7、8)，还具有布置在所述壳体内的纤维处理工具(1、2、3、4,)，其中，所述纤维处理工具(1、2、3、4)相互间隔地布置以通过彼此面对的处理型面(10)形成处理间隙(11、12)，并且所述纤维处理工具(1、2、3、4)相对彼此可旋转地支承，至少一个处理工具(1)轴向可移动地支承在所述壳体(7、8)中，用于设置在彼此面对的处理型面(10)之间的至少一个所述处理间隙(11、12)的宽度，其中，至少一个壳体部件承载纤维处理工具，

其特征在于，

所述传感器(6)布置在所述壳体上，优选在外部布置在所述壳体上。

2.根据权利要求1所述的设备(20)，

其特征在于，

设置单轴加速度传感器作为所述传感器(6)以探测振动。

3.根据权利要求2所述的设备(20)，

其特征在于，

所述单轴加速度传感器形式的传感器(6)在处理间隙(11、12)的间隙宽度的方向上定向以进行所述探测。

4.根据权利要求1至3之一所述的设备，其中，所述盖子(8)通过至少两个铰链(9)可围绕活节轴线(13)转动地支承，

其特征在于，

所述传感器(6)在所述铰链(9)之间的区域中布置在所述壳体上、优选所述盖子(8)上，其中，所述铰链(9)之间的该区域通过垂直于所述活节轴线(13)延伸的平面限定边界。

5.根据上述权利要求之一所述的设备(20)，

其特征在于，

所述盖子能围绕垂直延伸的活节轴线(13)转动地支承。

6.根据上述权利要求之一所述的设备(20)，

其特征在于，

所述传感器(6)布置在所述盖子(8)的铰链侧的盖子半部上。

7.根据上述权利要求之一所述的设备(20)，

其特征在于，

为传感器(6)的信号的信号处理设置有至少4000HZ的高通滤波器。

8.根据上述权利要求之一所述的设备(20)，

其特征在于，

所述设备(20)包括具有用于存储标准偏差(22)的存储器的控制装置，并且其中，设置有评估装置，并且当超过预定长度的预定数量的受振动负载的时间区间(26)时，通过所述评估装置识别到故障运行(25)，其中，至少一半的时间区间(28)受振动负载，优选5个时间区间(28)中的至少3个时间区间受振动负载。

9.根据上述权利要求之一所述的设备(20)，

其特征在于，

预定的时间区间(26)的所述预定长度为至少2秒。

10.根据上述权利要求之一所述的设备(20)，

其特征在于，

相应观察的时间区间(26)的长度是一样长的。

11.一种用于识别故障运行的方法，其具有方法步骤：

-通过一个至少单轴的振动传感器探测振动加速度，

-通过高通滤波器过滤振动信号，

-在识别到超过预定的振动阈值时，在预定数量的预定的时间区间内确定所述振动加速度，

-如果在至少一半的连续的时间区间中超过振动阈值，优选如果在5个时间区间的至少3个中超过振动阈值，则以信号表示故障运行。

12.根据权利要求11所述的方法，

其特征在于，

测量在至少2秒的时间区间内持续。

13.根据权利要求11或12所述的方法，

其特征在于，

针对所述振动强度的确定持续从记录的振动加速度信号中确定标准偏差并且将该标准偏差用于识别故障运行。

14.根据权利要求11至13之一所述的方法，

其特征在于，

在每次启动后都学习运行导致的振动的基本值，以便消除由环境导致的基本振动。

15.根据权利要求11至14之一所述的方法，

其特征在于，

在识别到故障运行时，调整壳体部件(7、8)的至少一个处理工具(1、2、3、4)的轴向位置以便加宽至少一个处理间隙(11、12)。

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