CN116096960A - 纤维处理设备的控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制用于处理纤维材料的设备的装置以及多种方法，其中，所述设备具有壳体，壳体中布置有至少一个第一处理工具(1,3)和第二处理工具(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)限定由纤维材料径向流过的处理间隙(11,12)的边界，处理工具(1,2,3,4)分别具有指向处理间隙(11,12)的处理轮廓(10)并且至少一个处理工具(1,2,3,4)的轴向位置通过调节装置(6)能设置。通过所述调节装置(6)包括同步电机，在此基本上所述控制变得更简单和安全。

Description

纤维处理设备的控制

本发明涉及一种用于控制用于处理纤维材料的设备的装置，其中，所述装置具有壳体，壳体中布置有至少一个第一处理工具和第二处理工具，所述处理工具具有旋转对称的形状并且彼此同轴地布置并且相对彼此围绕共同的轴旋转，各两个处理工具限定由纤维材料径向流过的处理间隙的边界，处理工具分别具有指向处理间隙的处理轮廓并且至少一个处理工具的轴向位置通过调节装置能设置。

本发明还涉及一种用于控制用于处理纤维材料的设备的方法，其中，所述设备具有壳体，壳体中布置有至少一个第一处理工具和第二处理工具，所述处理工具具有旋转对称的形状并且彼此同轴地布置并且相对彼此围绕共同的轴旋转，各两个处理工具定由纤维材料径向流过的处理间隙的边界，处理工具分别具有指向处理间隙的处理轮廓并且至少一个处理工具的轴向位置通过调节装置能设置。例如由文献US 2007/0125891 A1已知这种设备。

由于在处理过程中纤维材料具有相对较高的浓度，因此在这种设备中(精炼机、分散机、疏解机)可以实现较强的机械加工，尽管相对彼此可移动的处理工具不接触，而是以很小的距离经过彼此。在此出现相当大的力。

例如上述类型的设备例如用于提高从废纸中获得的纸浆、TMP或纤维材料的质量。

如果处理工具的处理轮廓的高度因磨损而降低，则由此增大的处理间隙导致空转或泵送功率的降低。总功率保持不变时，这同时导致设备的与期望的处理强度有关的特定功率的增加，并且以此导致处理过强，尤其对纤维的研磨。

间隙太小时又存在的危险是，电流消耗过高和处理工具之间接触。

长期以来都已知研磨纸浆纤维，即新鲜纸浆和/或废纸纤维，以便能在由此生产的纤维料幅中获得所需的特性，尤其在强度、孔隙度、成形和表面方面的特性。

在为此使用的精炼机中，由于相对较快的磨损，研磨面由可更换的与相应底板螺纹连接的研磨组形成。

为了达到期望的纤维特性，尤其磨度，磨组必须最佳适配于待处理的纤维材料，也以便防止这些研磨组的过度磨损。

精炼机可以设计成盘式精炼机或锥式精炼机。

为了提高吞吐量，越来越多地使用双间隙装置。由于在此转子轴向浮动地支承，所以不能对间隙宽度和磨损状态做可靠的陈述。

本发明要解决的技术问题是以尽可能简单的手段改善这些设备中的控制。

根据本发明上述技术问题以此解决，即调节装置包括同步电机。

与迄今常用的异步电机相比，同步电机可以保持所设置的运行状态，使得不需要补充调整处理工具的轴向调节。

此外，同步电机作为执行机构是非常精确的，因此该同步电机可以有利地用作用于可轴向移位的处理工具的位置传感器的一部分。

由于可轴向移位的处理工具的位置同时也提供了处理工具的处理轮廓的磨损程度的指示，因此同步电机也可以用作磨损测量单元的一部分。

本发明有利地应用于这种设备，其中在壳体内有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，所述底板是轴向浮动地支承的。

尤其在这种情况下，同步电机可以用作间隙宽度测量单元的一部分。为此，通过轴向可调节的处理工具的位置推断处理间隙或两个处理间隙的总宽度并以此推断处理设备的运行状态。

通常这在原则上除了优选的研磨之外也在疏解或分散中是可行的。

在控制装置的方法方面重要的是，通过同步电机的扭矩控制用于将处理工具在轴向相互挤压的轴向力。以此可以防止负载过大并以此防止耗能过高。在释放载荷时，扭矩的限制可以防止对调节装置的损坏。

同步电机的特定扭矩基本上与转速无关，这使得电机特别适用于处理工具的小的轴向调节。

用于可调节的处理工具在处理间隙方向上挤压的轴向力可以通过扭矩相对精确地设置。以此可以避免磨损临界状态(处理工具的更长时间接触或处理间隙的纤维悬浮液垫太小)。

在启动时，尤其在调试或更换处理工具后，关闭处理间隙特别重要。为了避免在此损伤处理轮廓，该接近通常以多个速度级进行。然而，分级的减少需要相当多的时间。

由于其精确性，同步电机允许在至少80％，优选至少90％，尤其至少95％的处理工具的轴向调节距离上以恒定速度关闭处理间隙。只有当用于处理工具旋转的主驱动装置的功率消耗超过极限值时，才应降低关闭速度。

在此替选或补充地可行的是，处理间隙的关闭至少部段式以持续降低的速度实现。

这在关闭处理间隙时节省大量时间。

为了在此避免处理工具的损坏，在关闭期间可以独立于速度控制地将扭矩设置为安全的、较低的值。

下面就实施例进一步阐述本发明。

附图中：

图1：处于打开状态的双盘式精炼机；

图2：闭合的精炼机的侧视图；

图3：剖切精炼机的横截面示意图。

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

处理工具1、2、3、4的分别指向处理间隙11、12的圆环形处理轮廓10由研磨组形成，所述研磨组在轮廓侧上有多个基本径向延伸的研磨条，并且该轮廓由所述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研磨组之间的两个处理间隙11、12中的一个处理间隙中。然后，纤维悬浮液径向向外通过配合作用的处理工具1、2、3、4并收集在相接的环形空间中。

以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，而另一部分纤维悬浮液必要时可以通过不旋转的处理工具1、4的槽通过其长度的一段再流回。

研磨板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，即支撑研磨边的面位于径向平面内，所述面在研磨组的方向上终结相应的研磨组。

在研磨条之间延伸的槽也具有矩形的横截面并且用作用于纤维悬浮液的流动通道。槽深度通常在2到20mm之间。

在此所示的研磨装置中，两个处理间隙11、12的与相应另一个处理间隙11、12相邻的处理工具2、3通过穿过处理轮廓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底板14上，底板在旋转轴5上可轴向移位并一同旋转。

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由较大的支承在机器基底17上的固定的壳体部分7和较小的可以枢转离开壳体部分7的盖子形式的壳体部分8构成。

这两个分别承载不旋转的处理工具1、4的壳体部分7、8通过可围绕关节轴线13旋转的在此示例性设计成两部分的关节9相互耦连。

不旋转的处理工具4与固定不动的壳体部分7固定地连接，另外的不旋转的处理工具1通过调节装置6轴向沿旋转轴5移动，以调节两个处理间隙11、12的总宽度。

由于底板14浮动支承在轴5上，其轴向位置与作用在两个处理间隙11、12中的液压力相互配合地形成。

因此根据流量以及两个处理间隙11、12的磨损会出现的是，处理间隙11、12的宽度不同，这相应负面影响纤维处理的质量和磨损。

此外，更大的摩擦值在旋转的底板14(及其处理工具2、3)在轴5上的轴向浮动支承中导致转子不定心。

因此，在处理间隙11、12中会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，在接触时间出现这些处理工具1、2、3、4的处理轮廓10的指数级磨损。

为了防止磨损加剧，通常通过至少一个传感器监视设备的振动。

如果由设备的控制通过该振动测量检测到针对处理工具1、2、3、4的临界运行状态，则由可枢转的壳体部分8承载的不旋转的处理工具1的轴向位置由调节装置6相应调节以加宽处理间隙11、12。

如前所述，处理间隙11、12的关闭通过调节装置6将不旋转的处理工具1的轴向移位实现，根据本发明，调节装置包括同步电机以确保改善精度。

此外，调节装置6还具有用于控制同步电机的变频器、用于使电机转速匹配于所需转速的传动装置以及与传动装置耦连的螺旋式升降元件，该螺旋式升降元件将旋转转换为轴向运动，以调节不旋转的处理工具1。

特别关键的是在调试或更换处理工具1、2、3、4期间关闭处理间隙11、12，因为就必须首先寻求可调节处理工具1的最佳位置。

在轴向可调节的处理工具1的最佳位置中，期望在处理间隙中足够大的纤维悬浮液垫。以此不仅防止处理工具1、2、3、4的接触，还防止对纤维材料的处理太少或太强。

由于同步电机工作非常精确，所以特别适合作为伺服电机或者说执行电机。

因此，通过同步电机转子的位置变化的已知检测可以简单地推断可轴向移位的处理工具1的位置。

因此，同步电机是用于可轴向移位的处理工具1的位置传感器的一部分，这使得额外的和相对复杂的位置传感器是多余的，并且因此也允许检测处理工具1、2、3、4的磨损以及两个处理间隙11、12的总宽度。

由于特定扭矩很大程度上与转速无关，所以用于处理工具1、2、3、4在轴向相互挤压的轴向力可以通过变频器相对简单地通过同步电机的扭矩控制。

为了避免在关闭处理间隙11、12时处理工具1、2、3、4的接触，处理工具1、2、3、4的合并迄今为止以多个级别以减小的轴向速度实现。

然而，在使用同步电机时调节距离的精度现在允许处理间隙11、12的关闭在至少80％，优选至少90％，尤其至少95％的调节距离上以恒定速度实现。因此，用于关闭处理间隙11、12所需的时间大大减少。

只有在关闭结束时，尤其当驱动装置16的功率消耗超过极限值时，轴向移位的速度才持续减小。

替选地，在辊子间隙11、12的整个关闭期间，轴向速度也持续减小。

然而本发明也可用于锥形研磨面，其中，锥轴与旋转轴5重合，以及适用于只有一个处理间隙的设备。

Claims (10)

1.一种用于控制用于处理纤维材料的设备的装置，其中，所述设备具有壳体，在所述壳体中布置有至少一个第一处理工具(1,3)和第二处理工具(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)限定由所述纤维材料径向流过的处理间隙(11,12)的边界，所述处理工具(1,2,3,4)分别具有指向所述处理间隙(11,12)的处理轮廓(10)并且至少一个处理工具(1,2,3,4)的轴向位置通过调节装置(6)能设置，其特征在于，所述调节装置(6)包括同步电机。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述同步电机用作用于能轴向移位的处理工具(1,2,3,4)的位置传感器的一部分。

3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述同步电机是所述处理工具(1,2,3,4)的磨损测量单元的一部分。

4.按照上述权利要求之一所述的装置，

其特征在于，在所述壳体内有两个处理间隙(11,12)并且两个中间的所述处理工具(2,3)固定在共同的旋转的底板(14)上，所述底板是轴向浮动地支承的。

5.按照上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述同步电机是用于检测所述处理间隙(11,12)的总宽度的间隙宽度测量单元的一部分。

6.按照上述权利要求之一所述的装置，

其特征在于，所述设备构造成研磨设备。

7.一种用于控制用于处理纤维材料的设备的方法，其中，所述设备具有壳体，在所述壳体中布置有至少一个第一处理工具(1,3)和第二处理工具(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，各两个所述处理工具(1,2,3,4)限定由纤维材料径向流过的处理间隙(11,12)的边界，所述处理工具(1,2,3,4)分别具有指向所述处理间隙(11,12)的处理轮廓(10)并且至少一个处理工具(1,2,3,4)的轴向位置通过调节装置(6)能设置，尤其按照上述权利要求之一，其特征在于，所述调节装置(6)包括同步电机并且通过所述同步电机的扭矩控制用于将处理工具(1,2,3,4)在轴向相互挤压的轴向力。

8.一种用于控制用于处理纤维材料的设备的方法，其中，所述设备具有壳体，在所述壳体中布置有至少一个第一处理工具(1,3)和第二处理工具(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)限定由纤维材料径向流过的处理间隙(11,12)的边界，所述处理工具(1,2,3,4)分别具有指向所述处理间隙(11,12)的处理轮廓(10)并且至少一个处理工具(1,2,3,4)的轴向位置通过调节装置(6)能设置，尤其按照上述权利要求之一，其特征在于，所述调节装置(6)包括同步电机并且在至少80％的调节距离上以恒定速度关闭所述处理间隙(11,12)。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，在至少90％，尤其至少95％的调节距离上以恒定速度关闭所述处理间隙(11,12)。

10.一种用于控制用于处理纤维材料的设备的方法，其中，所述设备具有壳体，在所述壳体中布置有至少一个第一处理工具(1,3)和第二处理工具(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)限定由纤维材料径向流过的处理间隙(11,12)的边界，所述处理工具(1,2,3,4)分别具有指向所述处理间隙(11,12)的处理轮廓(10)并且至少一个处理工具(1,2,3,4)的轴向位置通过调节装置(6)能设置，尤其按照上述权利要求之一，其特征在于，所述调节装置(6)包括同步电机并且所述处理间隙(11,12)的关闭至少部段式以持续降低的速度实现。

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