DE3127932C2 - Einrichtung zur Dämpfung von Druckschwankungen in einer, einer Papiermaschine zugeführten Stoffsuspension - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Dämpfung niederfrequenter Druckschwankungen in einer zu einer Papiermaschine zugeführten Stoffsuspension. Die Einrichtung weist eine unter Druck stehende Überlaufkammer (12) mit einem Einlaß (11) und einem Auslaß (13) für die Stoffsuspension auf. Ein Regler (28) regelt den in der Überlaufkammer auf die Stoffsuspension ausgeübten Druck. Die Überlaufkammer (12) steht mit einem Sumpf (16) zur Aufnahme der übergelaufenen Stoffsuspension in Verbindung. Ein Druckfühler (40) mißt den Druck der Stoffsuspension in der zur Überlaufkammer führenden Zuleitung (10) und ein Pegelfühler mißt den Pegelstand der Stoffsuspension in dem Sumpf. Das Meßwertsignal des Druckfühles (40) wird einem Hochpaßfilter (42) und das Meßwertsignal des Pegelfühlers wird einem Tiefpaßfilter (44) zugeführt. Ein Summierverstärker (45) summiert die Ausgangssignale des Hochpaßfilters (42) und des Tiefpaßfilters (44), und das Ausgangssignal dieses Summierverstärkers wird einem Überlaufsumpfpegelregler (46) zugeführt, der in Abhängigkeit von diesem Ausgangssignal ein Überlaufablaßorgan (48) steuert.

Description

müdet das Material der Membran nach längerem Betrieb, wobei die Membran wellig wird und nicht mehr zufriedenstellend als Ventilkörper arbeiten kann. Gemäß der DE-OS 30 03 532 ist zur Vermeidung dieser Nachteile auch eine Einrichtung bekannt, bei welcher eine besonders gestaltete Membran die Stoffsuspension von der Dämpfungskammer trennt und der Druck in der Dämpfungskammer durch eine Regeleinrichtung mit einer Vielzahl von Ventilen und Strömungsdrosseln geregelt wird.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, niederfrequente Druckschwankungen, insbesondere unter 1 Hz, wirksamer zu dämpfen, wobei die Einrichtung kompakter, geräuscharmer und funktionsbeständiger sein solL

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebene Anordnung gelöst

Dadurch wird eine wirksame Dämpfung niedriger Frequenzen erreicht, insbesondere im Bereich von 1 Hz und darunter, !n Kombination mit einer Breitband-Dämpfungseinrichtung nach der US-PS 40 20 971 läßt sich eine Dämpfung im gesamten Frequenzbereich erreichen. In diesem Falle kann die bekannte Membran-Dämpfungseinrichtung eine kleinere Luftkammer aufweisen, als es normalerweise der Fall ist, da diese Einrichtung dann nur im höheren Frequenzbereich wirksam zu sein braucht Die erfindungsgemäße Einrichtung ist auch kompakt und funktionsbeständig, da sie im wesentlichen aus kleinen, verschleißfreien Teilen aufgebaut ist

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist dem Druckfühler der Zulaufleitung ein Hochpaßfilter nachgeschaltet, so daß das Ausgangssignal nur durch Druckänderungen, jedoch nicht durch den stationären Druck der Stoffsuspension beeinflußt wird. Dem Pegelfühler des Überlaufbehälters ist ein Tiefpaßfilter nachgeschaltet damit der Langzeitpegelstand im Überlaufbehälter konstant gehalten wird. Durch Verwendung der Dämpfungskamm :r und des Überlaufbehälters hat man auch eine akustische Isolation der Stoffsuspensionsleitung gegen vom Auslaß der Überlaufkammer erzeugten Geräuschen. Eine Dämpfung von Frequenzen, deren Periodendauer größer als die Zettkonstante des Auslasses des Überlaufbehälters ist, kann durch ein über dem Suspensionsspiegel der Dämpfungski: mmer befindliches Luftpolster erreicht werden, welches über eine weitere Regelschlaufe geregelt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt

Fig. 1 ^;.n schernatischtr Darstellung die Gesamtanordnung der Dämpfungseinrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 die Därnpfungskammer der Einrichtung im Längsschnitt,

F i g. 3 die Dämpfungskammer im Querschnitt, und

Fig. 4 eine Variante des dem Überlaufsumpf zugeordneten Ablaßorgans.

Zunächst wird auf F i g. 1 Bezug genommen. Eine dem Auflaufkasten einer Papiermaschine zuzuführende Stoffsuspension wird durch eine Zuleitung 10 in eine Druckschwankungs-Dämpfungseinrichtung geleitet, die eine Überlaufkammer 12 mit einem Zulaufkonus 11 und einem Ablaufkonns 13 aufweist. Die Überlaufkammer 12 enthält, wie am besten aus den F i g. 2 und 3 hervorgeht, einen im Querschnitt segmentförmigen Überlaufleitungsabschnitt 14, durch welchen die Stoffsuspension durch die Überlaufkammer hindurchfließt Knapp unterhalb des oberen Randes des Leitungsabschnitts 14 ist eine perforierte Platte 15 angeordnet, die als Überlauiwehr dient Wie in F i g. 2 sichtbar ist verlaufen die öffnungen der perforierten Platte 15 unter einem Winkel zur Vertikalen, um die Flüssigkeitsströmung oberhalb dieser Platte 15 zu glätten. Damit wird eine stabile, nicht turbulente Flüssigkeitsoberfläche hergestellt die eine genaue Messung des Flüssigkeitspegels ermöglicht Die

ίο überlaufende Suspension wird, wie am besten aus F i g. 3 hervorgeht in einem Überlaufbehälter 16 gesammelt und gelangt dort in einen Ablauf 17.

Die Überiaufkammer steht mit einer Luftkammer 18 in Verbindung, die durch ein Gehäuse 19 gebildet ist Ein Druckfühler 20 mißt den Luftdruck in der Luftkammer 18 und übermittelt den Meßwert an die Ventilsteuerung 21 eines Lufteinlaßventils 22, das sich in einer Durckluftzuleitung 23 befindet.

In der Überiaufkammer 12 befinden sich zwei Meßorgane, nämiich ein Pegelfühler 24, beispielsweise in Form eines Schwimmers oder dgl, der ckn Pegelstand der Stoffsuspension im Leitungsabschnitt K erfaßt und ein Potentiometer 25 oder einen anderen Meßwertwandler zur Umsetzung des mechanischen Meßwertsigials in ein elektrisches Signal betätigt, und ein Pegelfühler 26, der ebenfalls als Schwimmer ausgebildet sein kann und den Pegelstand im Überlaufbehälter 16 erfaßt und einen Meßwertwandler 27 betätigt, der das mechanische Meßwertsignal in ein elektrisches Signal umsetzt, das in der nachstehend noch beschriebenen Weise an einen Regler übermittelt wird.

Der Pegelfühler 24 ist Bestandteil einer Pegelstandregelschleife mit einem Pegelstandregler 28, der den Luftdruck in der Luftkammer 18 über ein Tiefpaßfilter 29, einen eine tote Zone aufweisenden Verstärker 30, ein Lufteinlaßventil 31 und ein Entlüftungsventil 32 regelt. Zwischen dem Lufteinlaßventil 31 und dem Entlüftungsventil 32 ist eine in die Luftkammer 18 führende Luftleitung 33 angeschlossen. Die Ventilantriebe 34 und 35 der beiden Ventile 31 und 32 werden von den Ausgangssign<*len des Verstärkers 30 angesteuert und steuern diese Ventile entsprechend. Der Verstärker 30 ist mit einem kleinen elektrischen »Totgang« ausgelegt, so daß ständig fortlaufende Veniilverstellungsbcwegungen vermieden werden und ein ruhiges stationäres Regelverhalten erreicht wird. Die bisher beschriebene Regelschleife ist bekannt und findet bei Auflaufkastenkonstruktionen Anwendung. Die Zeitkonstantc dieser Regelschleife ist sehr lang gewählt, beispielsweise länger als 10 s, um Wechselwirkungen mit anderen Regelschleifen des Systems zu vermeider.

Es sind zwei Regelschleifen vorgesehen. Der Druck in der Stoffsuspension unmittelbar stromauf der Dämpf jngieinrichtung wird mittels eines Druckfühlers 40 gemessen, dessen Ausgangssignai einem Druckwandler und Steuerverstärker 41 zugeführt wird. Derartige Komponenten sind im Handel verfügbar. Das Ausgangssignai des Druckwandlers und Steuerverstärkers 41 wird einem H^chpaßfilter 42 zugeführt, so daß nur

die Änderungen des Druckes in der Stoffsuspension, nicht aber der stationäre Druck, die Regelung beeinflussen.

Der Pegelstand der übergelaufenen Stoffsuspension im Überlaufpunkt 16 wird mittels des Pegelfühlers 26 erfaßt, dessen MePwertsignal einem Meßwandler und Steuerverstärker 43 zugeführt wird. Das Ausgangssignal dieses Meßwandlers und Steuerverstärkers 43 gelangt zu einem Tiefpaßfilter 44. Die Ausgangssignale

des Hochpaßfilters 42 und des Tiefpaßfilters 44 werden an die Eingänge eines Summierverstärkers 45 angelegt, dessen Ausgangssignal einem Regler 46 zugeführt wird. Der Regler 46 steuert einen Ventilantrieb 47, der ein im Ablauf 17 des Überlaufbehälters 16 angeordnetes Ablaßventil 48 betätigt. Um ein möglichst schnelles Ansprechen der Strömung auf Stellungsänderungen des Ablaßventils 48 zu erreichen, sollte dieses Ablaßventil 48 möglichst nahe am Überlaufbehälter 16 angeordnet sein und der Gegendruck in der Auslaßleitung des Ablaßventils sollte im wesentlichen Null sein. In manchen Fällen läßt sich dieses Erfordernis nicht erreichen, da der Auslaß des Ablaßventils oberhalb des Siebwasserkastens der Formierzone der Papiermaschine gelegen sein muß. In diesen Fällen kann die in Fig. 4 dargestellte alternative Möglichkeit Anwendung finden. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform ist der die Ventilsstellung steuernde Regler 46 durch einen die Motordrehzahi steuernden Regier 49 erscUi und iiäü des Ablaßventils 48 ist eine mittels eines drehzahlveränderlichen Motors 50 angetriebene Pumpe 51 vorgesehen, welche die Überlaufsuspension aus dem Ablauf 17 mit positivem Förderdruck auf die Höhe des Siebwasserkastens fördert.

Die erfindungsgemäße Einrichtung bewirkt eine wirksame Druckschwankungsdämpfung bei sehr niedrigen Frequenzen durch Messen der Änderungsgeschwindigkeit des Stoffsuspensionsdruckes und Ableiten überschüssiger Stoffsuspension, die sonst zur Lippe des Ablaufkastens gelangen und unerwünschte Papiergewichtsschwankungen verursachen würde. Durch Verwendung des Überlaufsystems mit einer perforierten Platte wird eine sehr genaue Regelung des Pegelstands im Behälter und der Überlaufrate, erreicht und man erhält außerdem eine akustische Isolation der Stoffsus-Pensionsleitung gegen vom Ablaßorgan erzeugten Geräuschen. Difi Däni^iun¹* bei bezüglich der ZcitkonstQnte des Ablaßregelventils höheren Frequenzen wird durch das Luftpolster über der Suspension in der Überlaufkammer erreicht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

45

50

55

60

65

Claims (7)

1 2 schine zugeführten Stoffsuspension. Patentansprüche: Bei der Zufuhr der Stoffsuspension zu einer Papiermaschine ist es notwendig, daß die Stoffsuspension

1. Einrichtung zur Dämpfung von Dnickschwan- gleichmäBig zugeführt wird. Bei einer Papiermaschine klingen in einer, einer Papiermaschine zugeführten 5 können in der Zufuhr der Stoffsuspension auftretende Stoffsuspension, mit einer Dämpfungskammer (12, Druckschwankungen, die durch Pumpen, Siebe oder dgL 18), die mit einem Zulauf (11) und einem Ablauf (13) oder auch durch Störungen wie beispielsweise Kavitafür die Stoffsuspension versehen ist, und mit einem tion verursacht werden können, zu entsprechenden Druckregler (30) zur Regelung des in der Dämp- Schwankungen des Flächengewichts des Papiers in der fungskammer auf die Stoffsuspension ausgeübten 10 Laufrichtung der Papierbahn führen.

Druckes, gekennzeichnet durch Es ist nicht immer möglich, eine ausreichende Abschwächung von Druckschwankungen durch konstruk-

a) einen der Dämpfungskammer (12,18) zugeord- tive Maßnahmen bei Herstellung und Einbau von Pumneten Oberlaufbehälter (16), der aus der Dämp- pen und Sieben zu erreichen. Statt dessen findet häufifungskammer überlaufende Stoffsuspension 15 3er eine gut ausgelegte und zweckmäßig eingesetzte aufnimmt und einen steuerbaren Auslaß (17,48; Dämpfungseinrichtung oder akustische Filtereinrich-17,51) aufweist, tung Anwendung, welche die Größe der unerwünschten

b) einen Druckfühler (40, 41) zur Messung des Druckschwankungen in der Suspensionsströmung we-Druckes der Stoffsuspension in der Zulauflei- sentlich herabsetzt, ohne die stationäre Strömung zu tung (10) stromauf der Dämpfungskammer, 20 beeinträchtigen.

c) einen Pegelfühler (43) zur Messung^des Pegel- Eine bekannte Einrichtung, die zur Kleinhaltung von stands der Stoffsuspension in dem UDeriaufbe- Druckschwankungen im Siofiausiaufkasicfi einer Fahälter (16), piermaschine erfolgreich eingesetzt worden ist, ist in der

d) ein dem Druckfühler (40, 41) nachgeschaltetes US-PS 40 30 971 beschrieben. Diese bekannte Einrich-Hochpaßfilter (42), 25 tung weist eine die Druckschwankungen dämpfende fle-

e) ein dem Pegelfühler (43) nachgeschaltetes Tief- xible Membran auf, die mittels Luft in einer in zwei paßfilter (44), Teilkammern unterteilten Luftkammer albgestützt ist In

f) einen Summierverstärker (45), welchem die eine der beiden Teilkammern wird Luft kontinuierlich Ausgangssignale des Hochpaßfilters und des unter einem vorgegebenen Druck zugeführt, und in der Tiefpaßfilters zugeführt werden, und 30 anderen Teilkammer ist ein Entlastungsventil angeord-

g) einen Pegelregler (46, 49), welchem das Aus- net, dessen Ventüöffnung durch die Bewegung der gangssigi.ai des Summierverstärkers (45) züge- Membran jeweils geöffnet oder geschlossen wird, so führt wird und der in Abhängigkeit davon den daß Luft jeweils dann aus der Teilkammer abgelassen Auslaß(17,48; 17,5)) steuert wird, wenn die Membran sich bei einem Druckabfall zu

35 der Stoffsuspension hin bewegt

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß bei dieser zeichnet, daß der Auslaß (17,48) ein Ventil (48) ent- Bauart einer Dämpfungseinrichtung mit einer Gummihält, das über einen Ventilantrieb (47) von dem Pe- membran zur Trennung von Luft und Stoffsuspension gelregier (46) gesteuert wird. die untere Grenze des Frequenzgangs bei etwa 1 Hz

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- w liegt Bei geringfügig unterhalb dieser Grenzfrequenz zeichnet daß der Auslaß (17, 51) eine mittels eines liegenden Frequenzen, etwa bei 0,5 Hz, kann die bedrehzahlveränderiichen Motors (50) angetriebene kannte Dämpfungseinrichtung sogar eine Verstärkung Pumpe (51) enthält und der Oberlaufpegelregler (4SJ- der Druckschwankungen hervorrufen. Zur Dämpfung die Motordrehzahl steuert der Druckschwankungen im gesamten möglichen Fre-

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 45 qucnzbereich ist es infolgedessen notwendig, zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskam- zu der bekannten Dämpfungseinrichtung noch eine weimer (12, 18) eine als Oberlauf dienende perforierte tere, auch im niederfrequenten Bereich wirksame Platte (15) aufweist, durch deren Öffnungen Suspen- Dämpfungseinrichtung einzusetzen.

sion in den Überlaufbehälter (16) gelangt. Eine weitere Einrichtung ist aus der DE-OS 30 03 532

5. EinrichiUng nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 50 bekannt von der im Oberbegriff des Patentansprugekennzeichnet durch eine Druckluftzufuhr (33) in ches 1 ausgegangen worden ist Nach der dort in Fig. 1 die Dämpfungskammer (12,18). gezeigten Ausführung wird ein in der Dämpfungskam-

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- mcr auf die Stoffsuspension wirkendes Luftpolster zeichnet daß durch die Dämpfungskammer (12, 18) durch geregelt zugeführte und abgeführte Luft dem ein im Querschnitt segmentförmiger, die Stoffsus- 55 Druck der Stoffsuspension angepaßt Damit können pension führender Leitungsabschnitt (14) führt, und aber Druckschwankungen über 1 Hz nicht ausreichend daß die perforierte Platte (15) an einer offenen Seite gedämpft werden. Figur 2 der DE-OS 30 03 532 zeigt dieses Leitungsabschnittes in diesen eingesetzt ist. eine Ausführung mit einer Membran zwischen der

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, Dämpfungskammer und der Stoffsuspension. Die Memdadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen der per- eo bran wirkt als Ventilkörper für ein Luftablaßventil bei forierten Platte (15) unter einem Winkel zur Vertika- überhöhtem Druck in der Dämpfungskammer. Damit len verlaufen, um die Suspensionsströmung ober- können Druckschwankungen über 3 Hz gut gedämpft halb dieser Platte zu glätten. werden, während die Dämpfung bei niedrigeren Frequenzen mangelhaft ist. Bei Druckschwankungsfre-

65 quenzen unterhalb etwa 1 Hz ist praktisch keine Dämpfung mehr möglich und bei noch tieferen Frequenzen,

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämp- etwa ab 0,5 Hz, tritt anstelle einer Dämpfung sogar eine

fung von Druckschwankungen in einer, einer Papierma- Verstärkung der Druckschwankungen auf. Ferner er-