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Die
Erfindung betrifft eine Papiermaschine, die in mehrere Abschnitte
unterteilt ist, und eine Regeleinrichtung zur Regelung von Bahnzügen, die
in einer Materialbahn in den einzelnen Abschnitten herrschen, aufweist.
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Um
eine sichere Führung
der Materialbahn durch die Papiermaschine sicherzustellen, muss
in der Materialbahn eine Zugspannung aufgebaut werden. Diese Zugspannung
wird im Allgemeinen durch unterschiedliche Bahngeschwindigkeiten
in den unterschiedlichen Abschnitten erreicht. Die Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen den einzelnen Abschnitten wird auch als "Zug" bezeichnet. Die
Höhe des Zugs
muss mindestens einem zulässigen
Mindestbahnzug entsprechen, damit die Materialbahn nicht flattert,
wodurch sonst Falten und Schlaufen gebildet werden könnten. Auf
der anderen Seite darf der Zug jedoch nicht die Festigkeitsgrenze
der Materialbahn überschreiten,
da die Materialbahn sonst abreißen kann.
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Nach
dem Stand der Technik wird der Zug zwischen zwei Abschnitten von
einem Bediener der Papiermaschine als eine prozentuale Geschwindigkeitsdifferenz
in das Prozessleitsystem eingegeben. Diese Geschwindigkeitsdifferenz
kann der Bediener frei wählen.
Bei einer Veränderung
der Bahngeschwindigkeit in einem der Abschnitte werden automatisch
die Bahngeschwindigkeiten in den anderen Abschnitten so geregelt,
dass der Zug zwischen den einzelnen Abschnitten konstant bleibt.
Um den Mindestbahnzug sicherzustellen, werden die Züge zwischen
den einzelnen Abschnitten etwas höher eingestellt als erforderlich.
Wegen lokaler Festigkeitsunterschiede in der Materialbahn und durch
die heutzutage immer höher
werdenden Bahngeschwindigkeiten überschreitet
man jedoch mit diesem Sicherheitszuschlag leicht die Festigkeitsgrenze
der Materialbahn, sodass es zu einem Abriss kommen kann.
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Die
Erfindung hat die Aufgabe eine Papiermaschine der eingangs genannten
Art dahingehend zu verbessern, dass die Zahl der Abrisse trotz lokaler Festigkeitsunterschiede
in der Materialbahn und hoher Bahngeschwindigkeiten deutlich reduziert
werden.
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Die
Erfindung löst
die gestellte Aufgabe durch eine Papiermaschine der eingangs genannten Art,
bei der erfindungsgemäß die in
den einzelnen Abschnitten herrschenden Bahnzüge unter Berücksichtigung
hinterlegter Mindestwerte für
die in den einzelnen Abschnitten herrschenden Bahnzüge, unter
Berücksichtigung
hinterlegter Mindestwerte für
einen entlang der gesamten Papiermaschine herrschenden Bahnzug und
unter Berücksichtigung
einer Festigkeitsgrenze der Materialbahn aufeinander abstimmbar
und regelbar sind. Der entlang der gesamten Länge der Papiermaschine herrschende
Bahnzug entspricht der Summe der in den einzelnen Abschnitten herrschenden
Bahnzüge
und kann deshalb als Gesamtzug bezeichnet werden. Der Gesamtzug muss
zwischen dem Mindestbahnzug, der entlang der gesamten Papiermaschine
mindestens herrschen muss, und der Festigkeitsgrenze liegen, damit ein
Abriss der Materialbahn vermieden wird. Dies wird durch die Abstimmung
und Regelung der Bahnzüge
in den einzelnen Abschnitten sichergestellt, wobei die hinterlegten
Mindestbahnzüge
für die
einzelnen Abschnitte und für
die gesamte Papiermaschine und die Festigkeitsgrenze der Materialbahn
berücksichtigt
werden. Bei der Abstimmung der Bahnzüge in den einzelnen Abschnitten
darf ihre Summe, also der Gesamtzug, nie über der Festigkeitsgrenze liegen.
Je höher
die momentane Bahngeschwindigkeit ist, umso geringer ist der Unterschied
zwischen der Festigkeitsgrenze und dem Gesamtzug. Durch die Erfindung
können
bei einer Geschwindigkeitserhöhung
der Materialbahn und bei einer Erhöhung der Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen zwei Abschnitten die Bahnzüge in den einzelnen Abschnitten
unter Berücksichtigung
des Unterschieds zwischen der Festigkeitsgrenze und der hinterlegten
Mindestwerte in der Weise eingestellt werden, dass der Gesamtzug unterhalb
der Festigkeitsgrenze und oberhalb der Mindestwerte liegt und somit
ein Abriss der Materialbahn vermieden wird. Dabei wird der Gesamtzug
auf die Bahnzüge
in den einzelnen Abschnitten prozentual verteilt. Die Verteilung
beginnt im vordersten Abschnitt. Eine Änderung eines der Bahnzüge bewirkt eine Änderung
der Bahnzüge
in den nachfolgenden Abschnitten.
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Vorteilhafterweise
sind die Mindestwerte für die
Bahnzüge
in Form von Mindestzugkurven, die die Mindestbahnzüge über der
Bahngeschwindigkeit darstellen, in einem Prozessleitsystem hinterlegt.
Somit stehen dem Materialbahnherstellungsprozess die erforderlichen
Mindestwerte im Bedarfsfall sofort zur Verfügung. Bei den Mindestzugkurven
ist zwischen den Mindestzugkurven für die einzelnen Abschnitte und
der für
die gesamte Papiermaschine geltenden Mindestgesamtzugkurve zu unterscheiden.
Die Mindestgesamtzugkurve ergibt sich aus der Summe der einzelnen
Mindestzugkurven für
die einzelnen Abschnitte. Diese Mindestgesamtzugkurve kann mit einem
Sicherheitsfaktor beaufschlagt werden, sodass sich die zulässige Mindestgesamtzugkurve
ergibt. Die zulässige
Mindestgesamtzugkurve stellt den Mindestgesamtzug über der
Bahngeschwindigkeit dar, den die Materialbahn entlang der gesamten
Papiermaschine mindestens aufweisen muss. Die hinterlegten Mindestzugkurven
und die Mindestgesamtzugkurve haben einen parabelförmigen Verlauf,
weshalb mit zunehmender Bahngeschwindigkeit der Unterschied zwischen
der Mindestgesamtzugkurve und der Festigkeitsgrenze immer geringer
wird.
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Um
die Festigkeitsgrenze der Materialbahn ebenfalls sofort verfügbar zu
haben, kann die Festigkeitsgrenze auch im Prozessleitsystem hinterlegt sein.
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Die
Mindestwerte für
die Bahnzüge
und/oder die Festigkeitsgrenze können
aus Versuchen ermittelt werden. Für unterschiedliche Papiersorten,
Trockengehalte oder Stoffzusammensetzungen können unterschiedliche Mindestzugkurven
hinterlegt werden. Bei der Ermittlung der Mindestzugkurven können Parameter
berücksichtigt
werden wie Trockengehalt nach einer Presse, Feuchtequerprofil nach
einer Presse, Stellprofil an einem Dampfblaskasten, Art und Alter
von Pressfilzen, Flächengewicht,
Füllstoffgehalt,
Stoffzusammensetzung, initiale Nassfestigkeit, Bruchlast, Bruchdehnung,
Bahngeschwindigkeit, Fehlstellen in der Materialbahn und dergleichen.
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Alternativ
ist es auch möglich
die Mindestwerte für
die Bahnzüge
und/oder die Festigkeitsgrenze während
des Betriebes der Papiermaschine zu ermitteln. Dann können die
aktuellen die Mindestzugkurven beeinflussenden Parameter verwendet
werden, um die Mindestzugkurven zu berechnen. Auf diese Weise erhält man Mindestzugkurven,
die die momentane Beschaffenheit der Materialbahn berücksichtigen,
und somit eine möglichst
genaue Regelung der Bahnzüge
ermöglichen.
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Wenn
keine Mindestwerte für
die Bahnzüge und/oder
die Festigkeitsgrenze zur Verfügung
stehen, können
die Werte für
einen bestimmten Betriebszustand der Papiermaschine auch manuell
in das Prozessleitsystem eingegeben werden.
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Zweckmäßigerweise
weist jeder Abschnitt mindestens einen Antrieb zum Antreiben von
mindestens einer Führungseinrichtung
zur Führung
der Materialbahn auf. Die Geschwindigkeitsdifferenz der Antriebe
in den einzelnen Abschnitten erzeugen dann die Bahnzüge. Die
Antriebe sind jeweils mit dem Prozessleitsystem verbunden, sodass
bei einer Erhöhung
der Bahngeschwindigkeit der Gesamtzug unterhalb der Festigkeitsgrenze
und oberhalb der Mindestgesamtzugkurve eingestellt werden kann.
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In
besonderen Ausführungsformen
können die
Führungseinrichtungen
eine Walze und/oder ein endlos umlaufendes Siebband und/oder Entwässerungsband
sein.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Papiermaschine
anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
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Im
Einzelnen zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht auf eine Papiermaschine;
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2 eine
Kurvenschar von Mindestzugkurven.
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1 zeigt
eine Papiermaschine 10, die Abschnitte 11, 12, 13 und 14 aufweist.
Jeder der Abschnitte 11, 12, 13 und 14 weist
eine hier nicht dargestellte Regeleinrichtung zur Regelung von Bahnzügen auf,
die in den Abschnitten 11, 12, 13 und 14 in einer
Materialbahn 15 herrschen. Jeder der Abschnitte 11, 12, 13 und 14 weist
mindestens einen hier ebenfalls nicht gezeigten Antrieb zum Antreiben
der umlaufenden Entwässerungsbänder 16, 17, 18 und 19 und
der Trockenbänder 100 und 101 auf.
Bei einer Erhöhung
einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einem der Abschnitte 11, 12, 13 und 14 oder
bei einer Erhöhung
der Bahngeschwindigkeit der gesamten Materialbahn 15 wird
die Geschwindigkeit der Antriebe entsprechend geändert. Um dabei einen Abriss der
Materialbahn 15 zu vermeiden, muss ein Gesamtzug der Materialbahn 15 unterhalb
einer Festigkeitsgrenze 21 liegen (siehe 2).
Außerdem
muss der Gesamtzug oberhalb einer zulässigen Mindestgesamtzugkurve 20 liegen.
Die zulässige
Mindestgesamtzugkurve 20 ergibt sich aus einer Mindestgesamtzugkurve 22,
die mit einem Sicherheitsfaktor multipliziert wird. Die Mindestgesamtzugkurve 22 ist die
Summe von in den Abschnitten 11, 12, 13 und 14 wirkenden
einzelnen Mindestzugkurven 23, 24, 25, 26 und 27.
Wie man in 2 sieht, nehmen sowohl die zulässige Mindestgesamtzugkurve 20 und
die Mindestgesamtzugkurve 22 als auch die einzelnen Mindestzugkurven 23, 24, 25, 26 und 27 mit
zunehmender Bahngeschwindigkeit zu. Somit besteht bei einer kritischen
Bahngeschwindigkeit die Gefahr, dass die zulässige Mindestgesamtzugkurve 20 die Festigkeitsgrenze 21 schneidet,
wodurch es zu einem Abriss der Materialbahn 15 kommt. Die
Festigkeitsgrenze 21, die zulässige Mindestgesamtzugkurve 20,
Mindestgesamtzugkurve 22 und die Mindestzugkurven 23, 24, 25, 26 und 27 sind
in einem Prozessleitsystem hinterlegt. Wenn in einem der Abschnitte 11, 12, 13 und 14 der
Bahnzug erhöht
wird, wird in den nachfolgenden Abschnitten ebenfalls der Bahnzug
erhöht,
wobei der Gesamtzug zwischen der zulässigen Mindestgesamtzugkurve 20 und
der Festigkeitsgrenze 21 durch das Prozessleitsystem eingestellt
wird, um einen Abriss der Materialbahn 15 zu vermeiden.
Der Gesamtzug wird auf die Bahnzüge
in den einzelnen Abschnitten 11, 12, 13 und 14 prozentual
verteilt. Die Verteilung beginnt im vordersten hier nicht gezeigten
Abschnitt. Eine Änderung
eines der Bahnzüge
bewirkt eine Änderung
der Bahnzüge
in den nachfolgenden Abschnitten.