DE3325049C2 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung eines Holzschleifers - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Regelung eines HolzschleifersInfo
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Abstract
Die Temperatur des Trogstoffs im Schleifertrog bzw. des Schachtwassers oder des Spritzwassers für den Schleiferstein wird gemessen und unterhalb einem Grenzwert möglichst konstantgehalten. Es wird ferner die spezifische Arbeitsleistung des Schleifers registriert und regelungstechnisch hinsichtlich starker Schwankungen derselben ausgewertet, welche bei entsprechender Häufigkeit zur Ausgabe eines Störsignals oder zu einer entsprechenden Herabsetzung des Soll-Werts der Trogstofftemperatur oder der Schachtwassertemperatur oder der Spritzwassertemperatur führt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung eines Holzschleifers entsprechend
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Schleifer sind oft als Stetigschleifer ausgebildet, bei denen
Ketten kontinuierlich umlaufen und somit das Holz stetig gegen den Stein anpressen. Pressenschleifer haben
gegenüber den Stetigschleifern den Vorteil einer hohen Mengenkapazität jedoch ist die Qualität des
Schliffes nicht ganz so gut wie bei Stetigschleifern.
Man hat durch zahlreiche Maßnahmen versucht, die Qualität des Schliffes von Pressen- und Stetigschleifern
noch weiter zu verbessern. So ist bereits seit langem bekannt, daß die Temperatur des Stoffes im Schleifertrog,
also des sogenannten Trogstoffes, einen bestimmten Einfluß auf die Schliffqualität hat. So weiß man, daß
diese Trogstofftemperatur möglichst hoch sein muß, also auf jeden Fall oberhalb eines gewissen Grenzwertes
zu liegen hat (Handbuch der Papier- und Pappenfabrikation, 2. Auflage, Seite 772,784,785).
Wenn auch das Heißschliffverfahren eine gewisse Verbesserung der Holzschliffqualität erbrachte, so war
die Qualität jedoch bisher nicht einheitlich, sondern unterlag immer wieder zeitlicher!, mehr oder minder plötzlich
auftretenden Schwankungen.
Hierfür gab es eine Vielzahl von möglichen Erklärungen, wie z. B. die folgenden:
Unterschiede der Holzstruktur;
Unterschiede der Lückengröße zwischen den einzelnen Prügeln, d. h. in der Kontaktfläche zwischen
Holz und Schleiferstein;
Unterschiede in der Steinstruktur;
Unterschiede in der Steinstruktur;
Unterschiede der Beschaffenheit der Mantelfläche des Steines;
u. a. m.
u. a. m.
Trotz zahlreicher Bemühungen, diese Variablen gleichmäßig zu machen, konnte man bisher keine einheitlich
gute, stabile Qualität des Holzschliffes erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, daß der Schleifprozeß bei einem Holzschleifer
der eingangs genannten Art möglichst konstant abläuft, und daß die Qualität des erzeugten Schliffes
auf einem hohen, konstanten Niveau gehalten ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die In-Stabilität (die sich ja in bekannter Weise in einer
Schwankung des spezifischen Leistungsbedarfes ausdrückt) stets begleitet ist von Schwankungen der Trogstofftemperatur.
Versuche haben sodann ergeben, daß
die Trogstofftemperatur einen ganz entscheidenden Einfluß auf die Instabilität haben kann, und damit auch
auf die Qualität des Schliffes. Vor allem ist sie ein Hinweis auf Instabilitäten und gegebenenfalls die Qualität
des gerade erzeugten Holzschliffs. Es versteht sich, daß die Trogstofftemperatur durch alle möglichen Störgrößen
schwankt. Durch Konstanthalten in sehr engen Grenzen auf einem hohen Wert wird auch die Qualität
auf hohem und konstantem Niveau gehalten.
Selbstverständlich können ergänzende Maßnahmen, wie die Aufspritzung von Heißwasser zur Steinreinigung
zusätzlich eingesetzt werden, um den Schleifprozeß bzw. die Holzschliffqualität grundsätzlich zu verbessern.
Selbstverständlich müssen auch die Steinschärfintervalle eingehalten werden.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Einrichtung anhand eines Regeldiagrammes, das in F i g. 1 a dargestellt
ist, in einer bevorzugten Variante beschrieben. In
F i g. 1 b sind darin noch die entsprechenden Funktionsdiagramme der Regelkomponenten und in F i g. 2 prin-
zipiell ein Schleifer mit seinen Regeleinrichtungen dargestellt
In F i g. 2 ist prinzipiell ein Stetigschleifer dargestellt, bei dem die Holzknüppel über ein Transportband 31
dem Zufuhrschacht zugeführt werden, welcher seitlich durch die Förderketten 30 begrenzt wird.
Die Förderketten 30 drücken die Holzknüppel an den Schleiferstein 2, der sie unter Spritzwasserzugabe zur
im Schleifertrog 8 gesammelten Holzschliffsuspension verarbeitet. Die Höhe der Holzschliffsuspension im
Schleifertrog 8 wird mittels Druckgeber 11 über einen Regler 22, der über Stellmotor 12 ein Ventil 10 in der
Abflußleitung 9 des Schleifertroges steuert, geregelt. Zwecks Zerkleinerung von Schwarten ist vor der Austrittsleitung
9 ein Spänezerteiler 24 eingebaut, dessen rotierende Messer mit festen Messern 23 zusammenarbeiten.
Ober die Leitung 3 wird dem Schleifertrog Verdünnungswasser zugeführt, das mittels Düsen 7 ausgespritzt
wird. Die Temperatur des Verdünnungswassers, das im allgemeinen warmes Rückwasser aus der Fabrikationsanlage
ist, kann mittels Kaltwasserzugabe durch Leitung 4 und vom Regler 1 gesteuertes Ventil 5 eingestellt
werden. Die Temperatur im Schleifertrog wird dabei über den Fühler 6 dem Regler i aufgegeben. Durch
den Regler 1 wird also die Temperatur dieser Holz-Schliffsuspension im Schleifertrog im wesentlichen konstant
gehalten, z.B. bei etwa 85°Celsius. Es hat sich gezeigt, daß eine recht hohe Temperatur der Holzschliffsuspension
im Schleifertrog (Schleifertrogtemperatur) für einen guten Scbleifprozeß sehr günstig ist.
Man kann sagen, daß je höher die Temperatur im Schleifertrog ist, um so höhe"· auch die Temperatur in
der Schleifzone am Schleiferstein ist. Dementsprechend wird auch die Qualität des Holzschliffs besser. Jedoch
darf die Temperatur nicht so hoch gewählt werden bzw. ansteigen, daß es zu starker Verdampfung in der Schleifzone
kommt, die dann bekanntlich dort überwiegend partiell entsteht. In diesem Fall erzeugt der Stein durch
grobes Herausreißen von Fasern aus dem Holzverband Faserstücke bzw. kurze Fasern, während anzustreben
ist, daß durch glatten Schliff eine Holzschliffsuspension aus relativ langen Fasern erzeugt wird. Aber die Temperatur
darf bei diesem Schleifer offener Bauart, bei welchem also nur ein Fahren bei atmosphärischem Druck
möglich ist, die Grenze etwa von 90° C bis etwa 95° C auf keinen Fall überschreiten. Es wird nun mittels des Temperaturfühlers
6 und Reglers 1 dafür gesorgt, daß die Temperatur im Schleifertrofc nicht unzulässig ansteigt.
Es hat sich nämlich herausgestellt, daß Unregelmäßigkeiten beim Schleifvorgang sich in einem Ansteigen
der Trogtemperatur bemerkbar machen. Durch genaue Messung der Trogtemperatur kann man also diesen Unregelmäßigkeiten
sehr schnell vorbeugen bzw. abhelfen, indem also die Trogtemperatur in einem Bereich von
etwa 4 K bis 8 K unterhalb dem Grenzwert von z. B. 92° C gehalten wird. Trotz dieser geschilderten Maßnahme
gibt es nun Betriebsbedingungen, unter denen es nicht so ohne weiteres gelingt, die Schleifertrogtemperatur
konstant zu halten. Solche Betriebszustände ergeben sich insbesondere dann, wenn z. B. die Feuchtigkeit
des Holzes sehr stark schwankt und plötzlich sehr trokkenes Holz verschliffen werden muß. Ebenso gefährlich
ist es, wenn es zu Schieflagen von Holzknüppeln im Schleiferschacht kommt, oder daß sogar Holzknüppel
im wesentlichen stirnseitig geschliffen werden. Es geht dann die spezifische Arbeitsleistung des Holzschleifers
sehr stark zu unzulässig hohen Werten, bei denen die Qualität des Holzschliffs sehr stark absinkt. In solchen
Fällen muß, wenn nicht rechtzeitig eingi^riffen wird, oft die Schleifleistung sehr stark, und zwar tu: eine recht
lange Zeitdauer, zurückgenommen werden, was natürlich die Produktionsleistung sehr stark beeinträchtigt.
Selbstverständlich sind diese Betriebszustände auch verbunden niit einem Ansteigen der Schleifertrogtemperatur.
Jedoch reicht dann die geschilderte Regelung zur Konstanthaltung derselben oft bzw. im allgemeinen
nicht aus. Es wird daher in solchen Fällen das nachfolgend geschilderte Regelverfahren angewendet, wobei
auf die Fig. la und 1 b Bezug genommen wird.
Es wird dazu die spezifische Arbeitsleistung gemessen. Sie ergibt sich als der Quotient aus der Antriebsleistung
des Motors für den Schleiferstein und der verschilf fenen Holzmenge, am besten gemessen in 100 kg
Holz je Stunde Dann liegt der Grenzwert der spezifischen Arbeit erfahrungsgemäß etwa bei 120 bis 130,
wenn die elektrische Motorleistung in Kilowatt gemessen wird. Die verschliffene Holzmenge kann man d&Jbei
durch Messung des Vorschubes der Schleiferketten 30 ermitteln. Die Signale der spezifischen Arbeitsleistung
werden in einem Tiefpaß aufbereitet, so daß man das Diagramm B erhält, in welchem die spezifische Arbeitsleistung
über der Zeit aufgetragen ist. Aus diesem Kurvenzug wird durch einen Grenzwertgeber f 3 mit Differenziereingang
eine Folge von Impulsen gebildet, welche in einem Integrator, der z. B. Bestandteil eines elektronischen
Rechners sein kann, 14 addiert werden. In diesem wird dabei mit einer bestimmten konstanten
oder fallweise der Überschreitungshöhe proportionalen Frequenz aufwärts für eine Zeitdauer gezählt, in welcher
Grenzwertüberschreitungen vorliegen, und mit einer etwa vier bis fünfach kleineren Frequenz abwärts
gezählt i"jr die übrigen Zeiträume, wie es im Diagramm
D dargestellt ist. Wird z. B. am Zeitpunkt /, der Grenzwert
im Integrator 14 erreicht, so gibt dieser eiren Impuls an den Störgrößen-Integrator 15. Dieser gibt dann
vorzugsweise, z. B. über Digital-Analog-Wandler 16, ein Fehlersignal von z.B. konstant 5°C als Störgröße auf
den Regler 1. Entsprechend könnte man natürlich auch den Sollwert der Trogstofftemperatur zurücknehmen.
Ein analoger Aufbau dieser Stabilitätsregelung isi natürlich auch möglich, dürfte jedoch schwieriger durchzuführen
sein bei entsprechender Anforderung an die Genauigkeit derselben Die Störgröße wird dann in
gleichmäßigen Schritten über eine bestimmte Zeitdauer von z.B. 10 oder 20 Minuten auf Null abgebaut, falls
nicht wieder ein neuer Störimpuls vom Integrator 14
kommt, was dann der Fall ist, wenn inzwischen wieder ein entsprechender Zählerstand als Folge entsprechend
langer Grenzwertüberschreitungen durch die spezifische Arbeitsleistung im Integrator 14 erreicht ist, was im
Diagramm D im Zeitpunkt ti der Fall ist. In diesem Fall
war die Störgröße bereits fast vollständig abgebaut. Auf jeden Fall wird aber die Störgröße jeweils bis zum maximalen
Wert des Fehlersignals von z. B. 5° konstant auf den Regler 1 geschaltet. Diese Störgröße wird zweckmäßig
auf den Ist-Eingang des Reglers 1 gegeben. Dadurch wird diesem praktisch eine zu hohe Temperatur
im Schleifertrog vorgetäuscht, so daß er über Ventil 5 durch Kaltwasserzugabe versucht, dieser Temperaturerhöhung
zu begegnen. Mit der entsprechenden Herabsetzung der Schleifertrogtemperatur kann in den meisten
Fällen erreicht werden, daß der unerwünschte Betriebszustand schnell überwunden wird. Produktionsrücknahmen über eine längere Zeit werden dadurch
weitgehend vermieden.
Wird bei dieser Fahrweise die vom Antriebsmotor des Schleifersteines aufgenommene elektrische Leistung
zu hoch, so wird der Holzvorschub entsprechend zurückgenommen, so daß auf jeden Fall unzulässige Betriebszustände
vermieden werden. Außerdem ist auch die erzeugte Holzqualität sehr gut und entspricht fast
derjenigen des sogenannten Druckschliffs, bei welchem in einem geschlossenen Schleifergehäuse bei Drücken
von etwa 1,5 Bar das Holz unter entsprechend hoher Temperatureinwirkung von z. B. 1150CeIsIUS verschüffen
wird. Auf jeden Fall ermöglicht die erfindungsgemäße Einrichtung eine;, wesentlich einfacheren und billigeren
Aufbau des Holzschleifers im Verhältnis zum Druckschleifer.
Für den Fall, daß die Eintauchtiefe des Schleifersteins in den Trogstoff zu gering ist, kann man auch vorsehen,
daß man nicht die Temperatur des Verdünnungswassers für den Trogstoff beeinflußt, also dieses abkühlt, sonrn Hn R
^n ^ [J Cnlio/iUfiuor
Schleiferstein abspritzenden Holzschliffes kann man die oben erwähnten Grenzwerte der Temperatur noch erhöhen.
Man kann als obersten Grenzwert sogar bis auf 1000C der gemessenen Temperatur der abspritzenden
Holzschliffsuspension gehen. Dies zumal dann, wenn man oberhalb der Schleifzone in dem Schleiferschacht
eine genügende Höhe von Schachtwasser hat, welche den Siedepunkt des Wassers ja etwas erhöht.
Wenn man einen noch stärkeren appa.ativen Aufwand zur Erfassung der Unregelmäßigkeiten in der spezifischen
Arbeitsleistung des Schleifers treiben will, so kann man grundsätzlich von dem Festsetzen eines
Grenzwertes derselben absehen, und jegliche Schwankung, d. h. insbesondere die Anstiege der spezifischen
Arbeitsleistung über der Zeit erfassen. Man kann dabei die verschiedenen Steilheiten, d. h. die Differentialquotienten,
entsprechend stärker bewerten, z. B. an einem Zähler bei höherer Steilheit mit höherer Frequenz zählen.
Bei einem bestimmten Grenzstand des Zählers wird dann ebenso wie bei dem oben geschilderten Verfahren
das Fehlersignal oder das Korrektursignal zur Herabsetzung der Soll-Temperatur des Trogstoffs oder des
Schachtwassers oder des Spritzwassers herausgegeben. Ansonsten ist der Verfahrensablauf genau so, wie in den
Diagrammen Dund Fder Fi g. Ib dargestellt.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das zuerst geschilderte Verfahren vollauf den Ansprüchen genügt
und daß damit der Betrieb des Schleifers beherrscht wird.
Schleiferstein die Holzknüppel aufnehmenden Schacht 26 befindet, entsprechend in seiner Temperatur regelt,
d. h. dessen Temperatur herabsetzt Ist solches Schachtwasser nicht vorgesehen, kann man auch die Temperatur
des Spritzwassers, das mittels Spritzrohren 25 direkt auf den Schleiferstein gespritzt wird, regeln, d. h. in diesem
Fall herabsetzen. Dies wird man am besten über einen Wärmetauscher oder ebenfalls durch Beimischung
von Kaltwasser in das Spritzwasser vornehmen. Die Regelung der Temperatur des Schachtwassers
könnte man auch zusätzlich zu der Regelung der Trogstofftemperatur vornehmen.
Anstelle die Temperatur des Trogstoffs oder des Schachtwassers zu regeln, könnte es grundsätzlich von
Vorteil sein, allein mit der vorstehend erwähnten Regelung der Temperatur des Spritzwassers, das in einem
bestimmten Oberflächenbereich des Schleifersteins vor dessen Eintritt in die eigentliche Schleifzone aufgespritzt
wird, zu fahren. Sowohi in diesem wie in den übrigen Fällen könnte man dann die Temperatur des
Trogstoffs messen, und zwar am besten indem aufgrund mehrerer Meßstellen der Mittelwert erfaß» wird. Die
Erfassung eines solchen Mittelwertes ist auch im Falle der Messung der Temperatur der ablaufseitig vom
Schleiferstein abspritzenden Holzschliffsuspension mit mehreren Temperaturfühlern 6' möglich. Hingegen ist
die Messung der Schachtwassertemperatur nicht zweckmäßig, weil nicht mögüch, da Meßfühler zwischen
den Holzprügeln ja nicht untergebracht werden können.
Im Falle der Messung der Temperatur des vom Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Regelung eines Holzschleifers, bei dem etwa bei Atmosphärendruck Holzknüppel
in einem Magazin oder Schacht mittels eines vorzugsweise in dem Trogstoff watenden Schleifersteins
zu einer Holzschliffsuspension gegebenenfalls unter Spritzwasserzugabe verschliffen werden, wobei
die Trogstofftemperatur und/oder die Schachtwassertemperatur unterhalb einem oberen Grenzwert
gehalten wird, dadurch gekennzeichnet,
daß bei längeren Überschreitungsdauern und größerer Überschreitungshäufigkeit eines Grenzwertes
durch die spezifische Arbeitsleistung des Schleifers unter Berücksichtigung der zwischen den
Zeiträumen der Überschreitung liegenden Zeiträume, wo der Grenzwert der spezifischen Arbeitsleistung
vom Schleifer unterschritten ist, ein Signal zur Herabsetzung der Trogstofftemperatur oder der
Schachtwassertemperatur oder der Spritzwassertemperatur ausgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeiten der Nicht-Unterschreitungsdauer der spezifischen Arbeitsleistung des
Schleifers proportional schwächer als die Zeiträume berücksichtigt werden, wo der Grenzwert der spezifischen
Arbeitsleistung des Schleifers überschritten ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von einem bestimmten
Grenzwert Ovr Gesamtsumme der Überschreitungsdauern des Grenzwertes der spezifischen Arbeitsleistung
des Schleifers unter Berücksichtigung der entsprechenden
Nicht-Überschrei; mgsdauern ein Signal zur Herabsetzung der Trogstofftemperatur
oder der Schachtwassertemperatur oder der Spritzwassertemperatur gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal bis zum Erscheinen eines
neuen entsprechenden Signals zur Temperaturherabsetzung gleichmäßig oder in gleichmäßigen
Schritten kurz nach seiner Ausgabe beginnend at/
Null abgebaut wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß starke Schwankungen in der spezifischen
Arbeitsleistung des Schleifers entsprechend der Steilheit (Differentialquotient) des jeweiligen
Anstiegs der spezifischen Arbeitsleistung über der Zeit mit entsprechender Bewertung dieser Steilheit
erfaßt werden und daß die Bewertungen der Steilheit bis zu einem Grenzwert summiert werden, ab
welchem eine Neuerfassung der Steilheiten erfolgt und ein Signal entweder zur Herabsetzung der
Trogstofftemperatur oder der Schachtwassertemperatur oder der Spritzwassertemperatur ausgegeben
wird oder eine entsprechende Korrektur des Ist-Werts der entsprechenden Temperatur nach oben
hin vorgenommen wird, wobei dieses Signal kurz nach seiner Ausgabe beginnend gleichmäßig oder in
gleichmäßigen Schritten wieder auf Null abgebaut wird.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen
Grenzwertgeber (13) und einen Apparat (14, Integrator) zur Erfassung sowohl der Überschreitungsdauer
als auch der Nicht-Überschreitungsdauer eines Grenzwertes durch die spezifische Arbeits-
leistung des Schleifers und zur Ausgabe eines Fehlersignals als Störgröße der Trogstofftemperatur für
den Temperaturregler (1) oder zur entsprechenden Herabsetzung des Trogstoff-Temperatursollwertes.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen digital arbeitenden Integrator (Zähler
14) zur impulsmäßigen Summierung der Überschreitungsdauer bzw. Subtraktion der Nicht-Überschreitungsdauern
eines Grenzwerts durch die spezifische Arbeitsleistung des Schleifers und zur Ausgabe einer
konstanten Störgröße oder zur entsprechenden Herabsetzung des Trogstoff-Temperatursollwerts,
abhängig von einem bestimmten Zählerstand.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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