DE8326057U1

DE8326057U1 - Vorrichtung zur regelung des fuellgrades im ersten walzenspalt eines kalanders

Info

Publication number: DE8326057U1
Application number: DE19838326057
Authority: DE
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1983-09-10
Filing date: 1983-09-10
Publication date: 1985-05-02

Description

KLÖCKNER-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Klöcknerstraße 29, 41 Duisburg 1

Vorrichtung zur Regelung des FUllgrades im ersten Walzen spalt eines Kalanders «»««,

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung des Füllgrades an geliertem Material im ersten Walzenspalt eines Kalandere für eine Zuliefereinrichtung des

gelierten Materials, die heißes» geliertes Material mittels eines in Richtung des Walzenspaltee schwenkbaren und in einem Endbereich oberhalb des Walzenspaltes endenden Förderbandes in den Walzenspalt fördert, wobei durch die Regelvorrichtung der Füllstand entlang des Walzenspaltes örtlich gemessen wird und die Schwenkgeschwindigkeit des Förderbandes in Abhängigkeit vom dabei erhaltenen Meßwert geregelt wird. Bei dieser aus der europäischen Patentanmeldung Publikationsnummer 0061385 bekannten Regelvorrichtung wird der Ftillzustand des ersten Walzenspaltes mittels einer Videokamera ermittelt, die bezüglich des Walzenspaltes dem Förderband gegenüberliegt und deren optische Achse im flachen Winkel zur Horizontalen ausgerichtet ist. Dabei ist die Videokamera ortsfest angeordnet, sie erfaßt bildmäßig den gesamten Walzenspalt. Sie liefert ein Videobild der Silhouette der Füllung des ersten Walzenspaltes an plastifizierbarem Material. Durch elektronische Auswertung des Videobildes wird der Unterschied zu einem Sollfüllstand ermittelt, wodurch letztendlich die Schwenkbewegung des Förderbandes beeinfluß wird.

Erreicht werden soll dabei ein möglichst geringer, jedoch ausreichender Füllgrad des Walzenspaltes. Bei einer derartigen Minimalfüllung sind nämlich die Temperaturverluste der heiß vom Kneter über das Förderband zugelieferten Brocken an geliertem Material möglichst gering, so daß die Temperatur, mit der diese Brocken in den Walzenspalt eingezogen werden, für alle Brocken dieselbe ist. Dies soll auch mittels der vorliegenden Regelvor-

-5-richtung erreicht werden.

Nachteilig bei der bekannten Regelvorrichtung nach der eingangs genannten europäischen Offenlegungsschrift ist einerseits der bei gewissen gelierten Materialien auftretende, zu geringe Kontrast zwischen der Oberkante (im Videobild) des Knets an geliertem Material gegenüber der Abbildung der dahinter befindlichen Walze und andererseits die Art der gewählten Abbildung mit sehr flacher, seitlicher Blickrichtung, die lediglich den absoluten Höhenverlauf der Oberkante des Knete zu erfassen gestattet, aber keine Information über die in Blickrichtung der Videokamera verlaufende Breite des Knets und damit über die tatsächliche Füllmenge ermöglicht. So können im Videobild hinter einem ersten Brocken liegende zweite Brocken usw. nicht erkannt werden, wenn sie durch den ersten Brocken abgeschattet werden. Bei teilweiser Abschattung erscheint der erste Brocken Im Videobild lediglich größer, das Videobild selbst gibt aber keinen Aufschluß darüber, daß tatsächlich zwei Brocken und damit die entsprechend größere Menge Knet vorhanden sind.

Das soeben angesprochene Kontrastprobleün tritt um so stärker in Erscheinung, je transparenter das gelierte Material ist oder je näher es in seiner Farbe der Faibe der in Blickrichtung der Videokamera hinter dem Knet liegenden Walze kommt Darüberhinaus verfälscht die flimmernde, heiße, vom Knet aufsteigende Luft das Videobild und bewirkt eine zusätzliche Verschlechter/ des Kontrastes.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Regelvorrichtung zu vermeiden und eine Regelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der unabhängig von der Färbung des gelierten Materials eine präzise Information über die Füllzustand des ersten Walzenspaltes ermöglicht wird und zugleich eine Messung der Füllhöhe des Knets von senkrecht oberhalb des Walzenspaltes gesehen erreichbar ist.

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Diese Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen der Regelvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß am Endbereich des Förderbandes mindestens ein Ultraschallsensor befestigt ist, der mechanisch mit einem *—■■- —— Schallführungsrohr verbunden ist, das oberhalb des Walzenspaltes endet und der elektrisch an ein Luftschall-Abstandsmeßgerät angeschlossen ist.

Erfindungsgemäß wird die bekannte optische Messung ersetzt durcl· eine akustische, mit Ultraischall arbeitende Abstandsmessung, die nach dem Echoprinzip ähnlich einem Echoloten erfolgt. Ähnlich der Wirkungsweise eines Echolots wird ein Schallimpuls erzeugt, der nun nicht über eine Wasserstrecke/ sondern nach Durchlaufen einer Luftstrecke auf die Oberkante des Knets im ersten Walzenspalt trifft, dort zurückgeworfen wird und dessen Echo aufgenommen wird. Aus der Laufzeit dieses Ultraschallimpulses kann in bekannter Weise und bei Kenntnis der Auebreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle in Luft die Wegstrecke ermittelt werden, die der Ultraschallimpuls zurückgelegt hat. Damit ist der Abstand der Oberkante des Knets von dem Ultraschallsensor bekannt.

Aufgrund der Anordnung des mindestens einen Ültraschallsensors am Endbereich des Förderbandes gelangt der Ultraschallsensor während der Schwenkbewegungen des Förderbandes über diejenigen Stellen des Walzenspaltes, die tatsächlich mit geliertem Material gefüllt werden. Dabei kann jeweils der momentane Füllzustand an der Stelle, die jeweils gerade weiter aufgefüllt wird, ermittelt werden. Anders ausgedrückt werden durch den Ultraschallsensor stets im jeweils gleichen Füllzustand befindliche Bereiche des Walzenspaltes abgetastet, also beispielsweise Bereiche mit brockenhafter Struktur, die gerade gefüllt werden, oder Bereiche, die im nächstem Moment mit Brocken überschüttet werden, deren Oberfläche sich aber schon ausgeglichen hat, weil die zuvor zu belieferten Brocken bereits von den Kalanderwalzen eingezogenwuröeruHirdie Messung des Füllgrades liegen somit wesentlich günstigere Voraussetzungen vor als bei dem bekannten, mit Videokamera arbeitenden Verfahren.

Darüberhinaus ist die Farbe des geliertem Materials für das Meßergebnis belanglos, ebenso spielt es keine Rolle, ob ein Farbkontrast gegenüber den Wa.lzen vorliegt oder nicht. Selbst bei völlig durchsichtigem plastifizierbarem Material wird eine präzise Höhenmessung des Knets im Walzenspalt erreicht.

Bei Verwendung einer

/ mindestens einmaligen Abwinklung des Schal1-

führungsrohres kann der Ultraachallsensor In einer gewissen Entfernung von und seitlich des heißen Knets im ersten Walzen-

ι spalt angeordnet werden. Das Schallführungerohr hat dabei den Vorteil einer definierten Laufstrecke, seine Öffnungsfläche

, kann also praktisch als Ort des Ultraschallsensors angesehen y werden, ohne daß der Ultraschallsensor an dieser Stelle tats£ch-) lieh angeordnet ist.

Als besonders vorteilhaft erwiesen haben sich zwei Ultraschall-

; sensoren, die vorzugsweise an den Seiten des Förderbandes und

: links und rechts des in den Walzenspalt fallenden Mater!alStroms > an geliertem Material angeordnet sind. Diese beiden

j Ultra-schallsensoren können radial gegeneinander versetzt sein,

so daß sie unterschiedliche Bereiche des Knets abtasten.

In weiterer Fortbildung der Erfindung wird ein zweimal rechtwinklig abgebogenes Schallführungsrohr vorgeschlagen. Ein derartiges Schallführungsrohr hat sich insbesondere bei räumlich . beengten Verhältnissen bewährt. So gelingt es beispielsweise,-auch im Bereich der Backenbegrenzungen des Kalanders die Füllstandshöhe zu bemessen. Die Füllstandshöhe der Randbereiche des Knets im Walzenspalt ist besonders kritisch.

In'vorzugweiser Ausbildung dient ein Ultraschallsensor als Sender und zugleich als Empfänger. Grundsätzlich wird hierdurch jedoch nicht ausgeschlossen, für Sender und Empfänger unterschiedlich akustische Elemente zu verwenden.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Ultraschallsensor und insbesondere die öffnung des Schallführungsrohres in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel des Endbereichs des

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Förderbandes so in Längsrichtung des Förderbandes zu verschieben, daß sich der Ultraschallsensor bzw. die Öffnung des Schallführungsrohres auf einer Geraden bewegt. Dadurch wird das normalerweise auf einem Kreisbogen erfolgende Abfragen der Füllstandshöhe des Knets im Walzenspalt so kompensiert, daß auf einer Geraden abgefragt wird, daß also stets die Abfrage an derselben Position im Walzenspalt erfolgt. Hierzu werden zweck- % mäßigerweise die Ultraschallsensoren in Förderrichtung des Ϊ Förderbandes etwas vorgeschoben, wenn das Förderband in seine Extremstellungen schwenkt und/oder etwas zurückgezogen, wenn das Förderband sich der Mittelposition nähert.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird.In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Zuliefereinrichtung für

geliertes Material und auf zwei Walzen eines Kalanders,

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung und Fig. 3 eine Abwandlung der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung.

Von einem nicht dargestellten Kneter kommend wird heißes,

geliertes Material in Form von Brocken 10 mittels einer Zuliefereinrichtung 12 in einen ersten Walzenspalt 14 eines Kalanders 16 gefördert. Der Walzenspalt 14 wird in bekannter Weise zwischen zwei parallelen Walzen 18, 20 ausgebildet und ist mit einem Knet 22 (gestrichelt dargestellt) angefüllt. Die Zuliefereinrichtung 12 umfaßt ein Förderband 24 und einen Schwenkantrieb 26, der das Förderband zwischen der mit durchgezogenen Strichen gezeigten Mittelposition und die gestrichelt eingezeichneten Extrempositionen hin und her bewegt. Diese Bewegung wird in bekannter Weise gesteuert Über einen (nicht dargestellten) Elektronenrechner, der seinerseits Befehle von der im folgenden erläuternden Vorrichtung zur Messung des Füllstandes an Knet 22 im ersten Walzenspalt 14 erhält.Diese Regelvorgänge sind als solche aus der gemannten europäischen Offenlegungsschrift bekannt, auf sie braucht daher nicht näher eingegangen zu werden.

Wie Fig. 1 zeigt, fallen die Brocken 10 an geliertem Material in einem vorderen Endbereich 28 des Förderbandes 24 vom Förderband 24 und in den Walzenspalt 14. Dementsprechend befindet sich der vordere Endbereich 28 oberhalb des Walzenspaltes 14.

Am Endbereich 28 des Förderbandes 24 ist oben eine Traverse befestigt, an der wiederum zwei Ultraschallsensoren 32 mit jeweils vorgesetztem Schallführungsrohr 34 gehalten sind» Die Ultraschallsensoren sind im wesentlichen vertikal angeordnet, so daß ihre aktive Fläche auf waagerecht einfallende Impulse reagiert bzw. daß sie im wesentlichen waagerecht akustische Impulse abstrahlen. Die Schallführungsrohre 34 bestehen aus zwei Rohrteilen aus dünnwandigem Stahlrohr, die im Winkel von 90° zueinander stehen. Im Verbindungsbereich ist eine Reflexionsplatte 36 in Form einer Ellipse angeordnet, die über den gesamten Rohrquerschnitt exakt gleiche Laufstrecken für den Ultraschall schafft. Die Ultraschallsensoren 32 sind dicht an das waagerechte Rohrteil angesetzt. Das senkrechte Rohrteil verläuft hiervon ausgehend nach unten und hat eine öffnung 38, die als Sende- bzw. Empfangsfläche der Ultraschalleinheit aufgefaßt werden kann.

Wie Fig. 2 zeigt, ist das untere Teilrohr des Schallführungsrohres 34 so ausgerichtet, daß es auf den Walzenspalt 14 weist. Seine öffnung 38 befindet sich etwa in Verlängerung der Mitte des Förderbandes 24. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ermöglicht die erfindungsgemäße Regelvorrichtung eine Messung des Füllstandes auch bei räumlich sehr begrenzten Verhältnissen. Die Anordnung einer Videokamera wäre bei einem Kalander entsprechend den Figuren,insbesondere Fig. 2, mit hohem zusätzlichen Aufwand verbunden, auf jeden Fall aber schwierig.

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Vorteilhaft hat sich ein zweifach rechtwinklig abgewinkeltes Schallführungsrohr 34 erwiesen. Es besteht anstelle des gezeigten Schallführungsrohres 34 aus drei Teilrohren, die an ihren Berührungslinien ebenso verbunden sind wie die beiden Teilrohre des Schallführungsrohres 34 nach den Figuren, insbesondere sind jeweils Reflexionsplatten 36 vorgesehen. Bei dem doppelt abgewinkelten Schallführungsrohr verläuft ausgehend vom ültrallschallsensor 32 ein erstes Teilrohr in Jörderrichtung des Förderbandes 24, ein zweites Rohrteil waagerecht und quer zur Förderrichtung und ein drittes Rohrteil im wesentlichen vertikal.

Der Ultraschallsensor 32 ist über eine elektrische Zuleitung 40 mit einem (an sich bekannten) Luftschall-Abstandmeßgerät 42 verbunden (Fig. 1).

Figur 3 zeigt eine Abwandlung des in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiels, wobei anstelle des zweifach abgewinkelten Schallrührungsrohres und der Reflexionsplatten 36 ein nicht abgewinkeltes Schallführungsrohr/vorgesehen ist. Die mit der Fig. 2 übereinstimmenden Teile sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

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BezugszeichenIi3te

10 Brocken (plastifizierbares Material) ,

12 Zuliefereinrichtung

14 erster Walzenspalt f

16 Kalander

18 Walze

20 Walze

22 Knet

24 Förderband '■

26 Schwenkantrieb

28 vorderen Endgereich

30 Traverse

32 Ultraschallsensor

34 Schallführungsrohr

36 Reflexionsplätte

38 öffnung

40 Zuleitung

42 Luftschall-Abstandsmeßgerät

Claims

KLÖCKNER-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT Klöcknerstraße 29, 41 Duisburg 1 Vorrichtung zur Regelung des Füllgrades im ersten Walzenspalt eines Kalanders . Ansprüche

1. Vorrichtung zur Regelung des Füllgrades an geliertem Material im ersten Walzenspalt eines Kalanders für eine Zuliefereinrichtung des gelierten Materials, die heißes, geliertes Material mittels eines in Richtung des Walzenspaltes schwenkbaren und mit einem Endbereich oberhalb des Walzenspaltes endenden Förderbandes in den Walzenspalt fördert, wobei durch die Regelvorrichtung der Füllzustand entlang des Walzenspaltes örtlich gemessen und die Schwenkgeschwindigkeit des Förderbandes in Abhängigkeit von dem dabei erhaltenden Meßwert geregelt wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß am Endbereich (28) des Förderbandes (24) mindestens ein Ultraschallsensor (32) für ein Luftschall-Abstandcmeßgerät befestigt ist, der Ultraschallsensor mechanisch mit einen Schallführungsrohr (34) verbunden ist, und das Schallführungsrohr oberhalb des Walzenspaltes (14) endet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Schallführungsrohr (34) rechtwinklig abgewinkelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Schallführungsrohr (34) zweifach abgewinkelt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß das Schallführungsrohr (34) aus dünnwandigen Metallrohrteilen zusammengesetzt ist/ die im Übergangsbereich durch eine elliptische Reflektionsplatte (36) miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ultraschallsensor (32) bündig und dicht an eine Öffnungsfläche des Schallführungsrohres (34) angesetzt ist.

f.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

) dadurch gekennzeichnet,

"j daß der Ultraschallsensor (32) als Schallsender und zugleich

als Schallempfänger ausgebildet ist.

"Z. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der vertikale Austrittsbereich des Schallführungsrohres ! (34) auf den Walzenspalt (14) gerichtet ist, sich seitlich

des Bereiches befindet, in den die Brocken (10) an geliertem Material vom Endbereich (28) in den Walzenspalt (14) fallen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß am Endbereich (28) eine Traverse (30) befestigt ist, an der mindestens ein Ultraschallsensor (32) einschließlich des : zugeordneten Schallführungsrohres (34) gehalten ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch

eine den Ultraschallsensor (32) in Förderrichtung des Förder-' bandes (24) verschiebende Stellvorrichtung, die unabhängig vom

Schwenkzustand des Förderbandes (24) die Öffnung (38) des Schallführungsrohres (34) auf einer parallel zum Walzenspalt (14) befindlichen Geraden hält.