WO2011076453A1 - Anordnung zur regelung der position einer walze oder des spaltdrucks eines walzenspalts in einer faserstoffbahnmaschine - Google Patents

Anordnung zur regelung der position einer walze oder des spaltdrucks eines walzenspalts in einer faserstoffbahnmaschine Download PDF

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WO2011076453A1
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shut
hydraulic
valves
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PCT/EP2010/064840
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Ville Hopponen
Arto Ikonen
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Metso Paper, Inc.
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/002—Opening or closing mechanisms; Regulating the pressure
    • D21G1/004—Regulating the pressure
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/06—Means for regulating the pressure
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
    • D21G9/0009—Paper-making control systems
    • D21G9/0036—Paper-making control systems controlling the press or drying section

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for controlling the position of a roll or the nip pressure of a nip formed between two rolls in a machine for producing or treating a roll
  • Fiber web in particular in a paper, board or Tissuemaschine, and in particular to an arrangement in which a digital valve is provided as a switching valve between a fluid pressure driven actuator and a digital valve controller which controls the actuator.
  • a digital valve is provided as a switching valve between a fluid pressure driven actuator and a digital valve controller which controls the actuator.
  • the present invention relates to
  • Hydraulic actuator by changing a
  • Hydraulic fluid pressure or a hydraulic fluid flow controls to a position of a roller of a
  • digital valve stands for a valve which, between two consecutive states, directly from the first state, for example the fully opened state, into the second state, for example the
  • a digital valve module constructed of such on-off digital valves may therefore have N 2 flow conditions, where N is the number of
  • Digital valves have only two states (open or closed), they work very fast compared to known servo or proportional valves. There are also digital valves known that have more than two states
  • Position allows the flow in another direction, and in the third position does not allow flow or prevents flow (off state).
  • Digital valves are in one or more
  • Digital valve packages or digital valve modules arranged and allow precise control of the with the Piston rod of the hydraulic cylinder roller connected by the hydraulic pressure to the hydraulic chambers of the hydraulic cylinder fluid pressure or fluid flow can be controlled digitally, ie stepwise by opening a desired number of digital valves.
  • Digital valves in the controller each have different throughputs through differently sized passage openings of the individual digital valves.
  • the pressure of the hydraulic fluid in the hydraulic cylinder is thus by opening one or more suitable
  • Digital valve module can be adjusted accordingly.
  • Drawings are usually marked with NC (from the English term “normally closed"), and the normally open digital valves, usually with NO (from The normally closed digital valves are valves which, in a non-actuated state, for example in a state in which, for example, no current is supplied to a switching electromagnet, by a spring or the like in a
  • normally open digital valves are valves which are in an unactuated state, e.g. in a state in which, for example, no power is supplied to a switching electromagnet, are urged by an spring or the like to an open position (on position).
  • Proportional valves are among other things an exceedingly restrictive
  • Hydraulic devices move in a short time. By replacing conventional continuously adjustable servo or proportional valves in paper, cardboard or
  • Tissue machines and in particular when using known digital valves in controllers for
  • Digital valves a power failure or a malfunction of the regulator can cause a through digital valves controlled hydraulic device, which in one
  • Fiber web machine determines the position of a roller, can not be reset to a starting position.
  • a nip which is formed inter alia by this roller, so it can not be opened in case of power failure. For example, then a passing through the nip fiber web can not be removed from the nip.
  • Digital valve regulators are regularly checked for correct operation by means of maintenance routines. During these maintenance routines, which are usually carried out during operation of the fiber web machine, the hydraulic device to be controlled must therefore be completely separated from the digital valve controller, without affecting the function of the hydraulic device.
  • Fiber web machine is replaced by a variety of digital valves.
  • the number of valves required therefore increases many times, resulting in the statistical error rate of the hydraulic control in the
  • Fiber web machine undesirably increased.
  • the present invention is therefore the task
  • Fiber machine such as a paper, cardboard or paper
  • Tissue machine has at least one
  • the actuator is preferably a hydraulic cylinder, more specifically an oil hydraulic cylinder, which may be connected directly to a roll of paper, board or Tissuemaschine, wherein the force of the hydraulic cylinder and thereby to control the position of the roller or a pressure in a nip is, inter alia, by the roller
  • the arrangement according to the invention has at least one digital valve controller connected both to a fluid pump with pressure accumulator and to a fluid collecting container (tank or accumulator). The controller is doing with the at least one
  • fluid pressure driven actuators connected and has a plurality of digital valves, which serve a fluid pressure acting in the actuator by adjusting the passing through the individual digital valves
  • the regulator preferably comprises at least two
  • Digital valves wherein a digital valve module with a rod-side hydraulic chamber acting as an actuator hydraulic cylinder and the other digital valve module with a piston-side hydraulic chamber of the hydraulic cylinder may be connected, so that a translational
  • Digital valve module preferably has several
  • Digital valves more preferably twelve digital valves, wherein the controller as needed, more than two digital valve modules, each with more than twelve
  • the arrangement according to the invention also has at least one first digital, normally open shut-off valve, which is provided in each case between regulator and actuator. It is also conceivable an arrangement in which a digital shut-off valve between each digital valve module of
  • the at least one first digital shut-off valve can be a hydraulic
  • Hydraulic supply preferably by a control valve
  • control valve may be an electromagnetically actuated, normally closed
  • actuable digital valve can also be used any other type of control valve.
  • Digital valve provided between the two digital valve modules of the regulator, which serves as a digital connection valve. Through this connection valve, a connection between the line leading from the one digital valve module to the rod side hydraulic chamber, and the
  • Digital valve module to the piston-side hydraulic chamber leads.
  • a direct connection between the piston-side hydraulic chamber and the rod-side hydraulic chamber of the hydraulic cylinder can be established, so that hydraulic pressure of the hydraulic chambers without external hydraulic fluid supply or exhaustion can be made only by reference to FIG the chambers present different hydraulic pressures can be adjusted.
  • the arrangement according to the invention also has
  • Shut-off valve is preferably a normally closed digital valve.
  • Hydraulic chamber of the hydraulic cylinder is arranged.
  • a first digital shut-off valve may be provided between each digital valve module of the regulator and each hydraulic chamber, and / or one or more connecting valves previously described may interconnect the conduits to the hydraulic chambers provided by the further hydraulic cylinders.
  • a pressure sensor and / or a flow sensor or the like is respectively arranged between the at least one first shut-off valve and the at least one hydraulic cylinder or a hydraulic chamber of the hydraulic cylinder, whereby a regulation of the hydraulic pressure in the cylinder is made possible.
  • controller i.
  • each digital valve module of the controller has at least one normally open digital valve that can serve as a safety valve.
  • a safety valve With such a safety valve, a possibly necessary discharge of fluid through the regulator is ensured in the event of a power failure, a malfunction of the regulator or the like.
  • Control method for an arrangement according to the invention for controlling the position of a roll or the nip pressure of a nip formed between two rolls, in particular in a paper, board or tissue machine has the following steps:
  • a digital valve module of the digital valve controller wherein the number of open digital valves depends on the desired fluid flow
  • Hydraulic cylinder is provided, wherein the
  • a further hydraulic cylinder can preferably be connected to the controller in parallel to the first hydraulic cylinder.
  • a parallel arrangement are a
  • Hydraulic cylinder and a rod-side hydraulic chamber further hydraulic cylinder with the same
  • the piston-side hydraulic chamber of the first hydraulic cylinder and a piston-side hydraulic chamber furthermore, is a piston-side hydraulic chamber.
  • Hydraulic cylinders are connected to the same digital valve module of the controller. Furthermore, an arrangement in which a rod-side hydraulic chamber of the first
  • Digital valve module of the controller are connected, so a cross-arrangement as an alternative also conceivable.
  • the opening step preferably further comprises
  • Control method the step of dispensing
  • Hydraulic fluid to the hydraulic chamber to be controlled preferably a parallel supply of hydraulic fluid to the hydraulic chamber connected in parallel, so that at the same time to the parallel hydraulic chambers, a hydraulic fluid through the connected to the digital valve regulator pressure accumulator, for example.
  • the pump is supplied. In this case, the step of
  • shut-off valve preferably closing all in the arrangement existing shut-off valves, so that a hydraulic chambers to be controlled all supplied
  • Hydraulic pressure can be maintained without accepting pressure losses. This makes it possible to have several
  • a further control method according to the invention for an arrangement according to the invention for controlling the position of a roll or the nip pressure of a nip formed between two rolls, in particular in a paper, board or tissue machine comprises the following steps:
  • Digital valve controller leads to a hydraulic chamber of a first hydraulic cylinder, connected to a line that from the other digital valve module of the controller to the other hydraulic chamber of the
  • shut-off valve wherein in each case a shut-off valve between the one digital valve module and the one hydraulic chamber and between the other Digital valve module and the other hydraulic chamber is provided.
  • a hydraulic pressure is applied directly by the step of opening the at least one first digital shut-off valve
  • Pressure accumulator relied to provide the required fluid pressure. This can be an even faster
  • Control of a hydraulic chamber based on an existing hydraulic pressure of the other hydraulic chamber can be achieved without the controller accordingly
  • Control method a pressure based on a single
  • Digital valves are controlled in the controller, whereby an energy-saving pressure control is realized.
  • a further hydraulic cylinder is preferably connected to the regulator parallel to the first hydraulic cylinder, similar to that already in the case of the first invention
  • the step of opening at least one first digital shut-off valve preferably comprises opening at least one further first digital shut-off valve, which is respectively provided between the one digital valve module and the one hydraulic chamber of the further hydraulic cylinder and between the other digital valve module and the other hydraulic chamber, so that hydraulic pressure between the hydraulic chambers of the hydraulic cylinders
  • a second digital shut-off valve is arranged parallel to the first digital shut-off valve, and the step of opening at least one digital
  • Shut-off valve preferably includes an opening of the first digital shut-off valve and the second digital
  • the first digital shut-off valve may be a normally open digital valve
  • the second digital shut-off valve may be a normally closed shut-off valve, so that the first digital shut-off
  • Power failure, malfunction or the like can serve to allow a possibly desired discharge of fluid from the cylinder.
  • This method for an arrangement according to the invention for controlling the position of a roll or the nip pressure of a nip formed between two rolls, in particular in a paper, board or tissue machine, has the following steps:
  • Hydraulic cylinder is provided
  • Digital valve module of the digital valve controller according to a certain switching sequence and supplying the regulator with fluid, wherein a diagnostic circuit sequence the digital valves a known driving to
  • Hydraulic chamber hydraulic pressure during the diagnosis and maintenance process can be maintained without pressure loss.
  • the described diagnosis and maintenance method can thus be carried out during operation of the hydraulic cylinder without adversely affecting its functionality
  • Fiber web machine can be guaranteed.
  • the shut-off valve can be a hydraulically controlled
  • the control valve may further preferably be an electromagnetic
  • Fig. 1 is a schematic drawing of a
  • Hydraulic cylinders is connected;
  • Fig. 2 is a schematic view of another
  • Digital valve controller connected to two parallel hydraulic cylinders.
  • Fig. 1 is an arrangement with a digital valve controller
  • Digital valve module 11, 12, 13, 14 consists of a total of twelve digital valves, with the common
  • NC normally closed input digital valves
  • the six normally closed (NC) input digital valves open into a common supply line 111, 121, 131, 141, which in turn is provided with five normally closed (NC) output digital valves and a normally open (NO) output digital valve 112, 122, 132 , 142, wherein the output digital valves via the output side of each digital valve module 11, 12, 13, 14 in the common Lead out output line.
  • Digital valve module 11, 12, 13, 14 serves as
  • the supply lines 111, 121, 131, 141 are each a normally open (NO) digital valve 15, 16, 17, 18 with a hydraulic chamber 41, 42, 51, 52 of a
  • Hydraulic cylinder 4, 5 connected. More specifically, the supply line 111 of the digital valve module 11 via the acting as a shut-off valve digital valve 15 with the
  • the supply line 121 of the digital valve module 12 is connected via the digital valve 16 acting as a shut-off valve with the piston-side hydraulic chamber 41 of the
  • Hydraulic cylinder 4 connected to the supply line 131 of the digital valve module 13 via the digital valve acting as a shut-off valve 17 connected to the rod-side hydraulic chamber 52 of the hydraulic cylinder 5, and the supply line 141 of the digital valve module 14 is also acting as a shut-off valve digital valve 18 with the
  • Fiber-web machine in particular a paper, board or tissue machine ⁇ usually for positioning a roller (not shown) are used, either the piston-side, depending on the movement of the roll to be positioned
  • the desired hydraulic fluid pressure supplied by the pump 2 is via an on-off combination of the digital valves of each
  • Digital valve module 11, 12, 13, 14 precisely adjusted, as described earlier.
  • Hydraulic pressure can be controlled exactly.
  • the shut-off valves 15, 16, 17, 18 shown in FIG. 1 are hydraulic digital valves which are actuated by a digital control valve 19 operated by an electromagnet 191.
  • Control of the shut-off valves 15, 16, 17, 18 is also supplied by the pump 2 via the input line of the digital valve module 11.
  • the common connection of the control valve 19 with each of the shut-off valves 15, 16, 17, 18 enables all shut-off valves 15, 16, 17, 18 to be simultaneously and thereby power-saving controlled to be either open or closed. With such a control arrangement, it is also conceivable to control more than four shut-off valves simultaneously and energy-saving.
  • Digital valve controller 1 have the same structure as the control valve 19, which is urged in the unactuated, ie in the de-energized state by a spring element 192 in a closed position. After a desired
  • Shut-off valves 15, 16, 17, 18 may also perform various diagnostic and maintenance procedures of the digital valve modules 11, 12, 13, 14 to verify that all of the digital valves of the digital valve controller 1 are functioning properly. Such a diagnostic and
  • Security system (not shown) are moved to a starting position, for example, to free a running over the rollers paper, board or tissue web in a paper, board or tissue machine.
  • FIG. 2 another arrangement according to the invention is shown, in which a digital valve controller 1 two
  • Digital valve modules 11, 12, whose structure with those of the digital valve modules 11, 12 of FIG. 1 matches.
  • Each digital valve module 11, 12 is thus as in the in Fig. 1 shown arrangement of twelve digital valves, wherein the common input line of each
  • Digital valve module 11, 12 is connected to six normally closed (NC) input digital valves.
  • the six normally closed (NC) input digital valves open into a common supply line 111, 121, which in turn is connected to five normally closed (NC) output digital valves and a normally open (NO) output digital valve 112, 122, the output -Digital valves in the common output line of each digital valve module
  • the normally open (NO) output digital valve 112, 122 of each digital valve module 11, 12 serves as a safety valve 112, 122 in the event of a power failure, malfunction or the like
  • the supply lines 111, 121 are each over a
  • Control unit 7 with a hydraulic chamber 41, 42, 51, 52 of a hydraulic cylinder 4, 5, wherein the
  • Control unit 7 consists of a normally open (NO) digital valve 71 and a normally closed (NC) digital valve 72. Between both digital valve modules 11, 12 a normally closed (NC) digital valve 6 is provided, which serves as a connecting valve 6 and the supply lines
  • III, 121 can optionally connect to each other.
  • Hydraulic chamber 42 of the hydraulic cylinder 4 and / or the rod-side hydraulic chamber 52 of the hydraulic cylinder 5 is connected, and the supply line 121 of
  • Digital valve module 12 is above the corresponding
  • Control unit 7 with the piston-side hydraulic chamber 41st the hydraulic cylinder 4 and / or the piston side
  • Hydraulic chamber 51 of the hydraulic cylinder 5 is connected.
  • the supply line 111 is short-circuited to the supply line 121, so that the rod-side hydraulic chamber 41 of the hydraulic cylinder 4 and / or the rod-side hydraulic chamber 51 of the hydraulic cylinder 5 directly to the piston-side hydraulic chamber 42 of the hydraulic cylinder 4 and / or the piston-side hydraulic chamber 52 of the
  • Hydraulic cylinder 5 is connected, whereby a direct hydraulic pressure exchange between the chambers 41, 42, 51, 52 can be caused.
  • Digital valve 72 of each control unit 7 serves as a safety valve similar to the safety valve 112, 122 in each digital valve module 11, 12, to a
  • both digital valves 71, 72 of each control unit 7 can be open
  • Fluid reservoir 3 and the digital valve controller 1 a pressure sensor or a flow sensor 8 is provided in each case to measure a hydraulic pressure or a hydraulic fluid flow and to enable a hydraulic pressure control.
  • Control unit 7 is opened to make a pressure correction to the setpoint. It can be based on the
  • Hydraulic cylinder with only two digital valve modules and thus with a total of thirty three digital valves
  • Hydraulic cylinder ie a total of four digital valve modules to provide.
  • Such a safety valve is in a squeegee device for coating a fibrous web, such as e.g. a paper, board or tissue web in the
  • Doctor blade on the fiber web conceivable to allow removal of the doctor bar from the fiber web in case of power failure or malfunction of the doctor device. It is also possible to provide such a safety valve in a digital lubrication circuit system, so that a residual lubrication is ensured in a fault.
  • fluid pressure driven system or actuator can be used.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Anordnung zur Regelung der Position einer Walze oder des Spaltdrucks eines Walzenspalts, insbesondere in einer Faserbahnmaschine, wie z.B. einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine. Die erfindungsgemäße Anordnung weist mindestens einen fluiddruckgetriebenen Aktuator (4, 5) zum Verändern der Walzenposition oder des Walzenspaltdrucks, mindestens einen mit dem mindestens einen Aktuator (4, 5) oder mit mehreren fluiddruckgetriebenen Aktuatoren (4, 5) verbundenen Digitalventil-Regler (1) und mindestens ein erstes digitales, normal offenes Abschaltventil (15, 16, 17, 18) auf. Das mindestens eine Abschaltventil (15, 16, 17, 18) ist dabei jeweils zwischen dem Regler und dem Aktuator vorgesehen, und der mindestens eine Druckregler weist eine Vielzahl von Digitalventilen auf und ist in der Lage, einen Fluiddruck und/oder einen Fluiddurchfluss zu steuern. Des Weiteren beschreibt die Erfindung zugehörige Steuerungsverfahren sowie Diagnose- und Wartungsverfahren.

Description

„Anordnung zur Regelung der Position einer Walze oder des Spaltdrucks eines Walzenspalts in einer
Faserstoffbahnmaschine"
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Regelung der Position einer Walze oder des Spaltdrucks eines zwischen zwei Walzen ausgebildeten Walzenspalts in einer Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer
Faserstoffbahn, insbesondere in einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, und insbesondere auf eine Anordnung, bei der ein Digitalventil als Schaltventil zwischen einem fluiddruckgetriebenen Aktuator und einem Digitalventil- Regler vorgesehen ist, der den Aktuator steuert. Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
Steuerungsverfahren sowie auf Diagnose- und
Wartungsverfahren für eine derartige Anordnung.
STAND DER TECHNIK
Ein aus Digitalventilen bestehender Regler, der einen
Hydraulikstellzylinder durch Verändern eines
Hydraulikfluiddrucks oder eines Hydraulikfluiddurchflusses steuert, um eine Position einer Walze eines einen
Walzenspalt ausbildenden Walzenpaars sowie einen
Walzendruck in dem Walzenspalt einzustellen, ist
beispielsweise aus der DE-A-103 93 693 bekannt.
Der Begriff „Digitalventil" steht für ein Ventil, das zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zuständen direkt von dem ersten Zustand, beispielsweise dem vollständig geöffneten Zustand, in den zweiten Zustand, beispielsweise den
vollständig geschlossenen Zustand, und zurück verfahren werden kann. Wenn das Digitalventil vollständig geöffnet ist, wird es von dem gesamten Volumendurchsatz des von diesem Ventil zugelassenen Fluidstroms durchflössen. Im vollständig geschlossenen Zustand hingegen durchfließt das Ventil kein Fluidstrom. Ein derartiges Digitalventil wird daher auch als An-Aus-Ventil oder An-Aus-Digitalventil bezeichnet .
Ein Digitalventilmodul, das aus derartigen An-Aus- Digitalventilen aufgebaut ist, kann daher N2- Durchflusszustände aufweisen, wobei N die Anzahl von
Digitalventilen in dem Digitalventilmodul ist. Ein
Digitalventilmodul eines oben beschriebenen Reglers, das zwölf Digitalventile mit jeweils unterschiedlichen
Volumendurchsätzen aufweist, erzielt daher eine maximale Regelungsauflösung von 212 unterschiedlichen
Volumendurchsätzen, also 4096 unterschiedliche
Volumendurchsätze. Dadurch wird eine gute Annäherung an die kontinuierliche Einstellung des Volumendurchsatzes von bekannten Servo- oder Proportionalventilen erreicht. Da die in einem einzelnen Digitalventilmodul enthaltenen
Digitalventile nur zwei Zustände (offen oder geschlossen) aufweisen, arbeiten diese im Vergleich zu bekannten Servo- oder Proportionalventilen überaus schnell. Es sind auch Digitalventile bekannt, die mehr als zwei Zustände
aufweisen, beispielsweise ein Digitalventil mit drei
Stellungen, wobei das Ventil in der ersten Stellung den Durchfluss in eine Richtung zulässt, in der zweiten
Stellung den Durchfluss in eine andere Richtung zulässt, und in der dritten Stellung keinen Durchfluss zulässt bzw. den Durchfluss unterbindet (Aus-Zustand) .
Die in dem Regler der DE-A-103 93 693 verwendeten
Digitalventile sind in einem oder mehreren
Digitalventilpaketen bzw. Digitalventilmodulen angeordnet und ermöglichen eine exakte Steuerung der mit der Kolbenstange des Hydraulikzylinders verbundenen Walze, indem der zu den Hydraulikkammern des Hydraulikzylinders geleitete Fluiddruck oder Fluiddurchfluss digital, also schrittweise durch Öffnen einer gewünschten Anzahl von Digitalventilen exakt gesteuert werden kann. Die
Digitalventile in dem Regler weisen durch verschieden große Durchlassöffnungen der einzelnen Digitalventile jeweils verschiedene Durchsatzvermögen auf. Durch unterschiedliche Kombinationen der Digitalventile mit den unterschiedlich großen Durchlassöffnungen können folglich unterschiedliche Fluiddurchflussvolumina zu dem Hydraulikzylinder mit einer breiten Auflösung, d.h. mit einer großen Anzahl an
verschiedenen möglichen Durchsatzvolumina geleitet werden.
Der Druck des Hydraulikfluids in dem Hydraulikzylinder wird also durch das Öffnen eines oder mehrerer geeigneter
Digitalventile geregelt, wobei der durch die Ventile hindurchtretende Fluiddurchsatz in der Regel jedes Mal verdoppelt wird, wenn er von einem Digitalventil zu dem nächstgrößeren Digitalventil übergeht. Anders gesagt beträgt der maximal mögliche Volumendurchsatz eines
Digitalventils immer das Doppelte des maximal möglichen Volumendurchsatzes des vorhergehend geschalteten
Digitalventils. Wenn die zu erreichenden Walzenspaltdrücke bekannt sind, können alle im Betrieb auftretenden
Walzenspaltdrücke durch eine im Vorfeld festgelegte, geeignete Anzahl von Digitalventilen in einem
Digitalventilmodul entsprechend eingestellt werden.
Unter den An-Aus-Digitalventilen sind unter anderem zwei verschiedene Arten allgemein bekannt, und zwar die normal geschlossenen Digitalventile, die in schematischen
Zeichnungen in der Regel mit NC (vom englischen Begriff „normally closed") gekennzeichnet sind, und die normal offenen Digitalventile, die in der Regel mit NO (vom englischen Begriff „normally open" ) gekennzeichnet sind. Die normal geschlossenen Digitalventile sind Ventile, die in einem unbetätigten Zustand, z.B. in einem Zustand, in dem bspw. kein Strom zu einem Schaltelektromagneten zugeführt wird, durch eine Feder oder dergleichen in eine
geschlossene Stellung (Aus-Stellung) gedrängt werden.
Normal offene Digitalventile hingegen sind Ventile, die in einem unbetätigten Zustand, z.B. in einem Zustand, in dem bspw. kein Strom zu einem Schaltelektromagneten zugeführt wird, durch eine Feder oder dergleichen in eine offene Stellung (An-Stellung) gedrängt werden.
Wesentliche Vorteile von Digitalventilen im Vergleich zu herkömmlicherweise eingesetzten Servo- oder
Proportionalventilen sind unter anderem ein überaus
schnelles Ansprechverhalten, der einfache Aufbau der
Digitalventile und deren geringer Energieverbrauch, da kein ständiger Durchfluss von Hydraulikfluid durch die Ventile erforderlich ist.
Auf dem Gebiet der Faserbahnherstellung, insbesondere der Papier- oder Kartonherstellung hält die Verwendung von Digitalventilen in Druck- oder Durchflussreglern für
Hydraulikvorrichtungen seit kurzer Zeit Einzug. Durch das Ersetzen von üblichen kontinuierlich verstellbaren Servo- oder Proportionalventilen in Papier-, Karton- oder
Tissuemaschinen, und insbesondere bei der Verwendung von bekannten Digitalventilen bei Reglern für
Hydraulikvorrichtungen in Papier-, Karton- oder
Tissuemaschinen kommt es aber zu neuen Problemen.
Unter anderem ist es ein Problem von Digitalventilen, dass speziell bei Verwendung von elektrisch betätigten
Digitalventilen ein Stromausfall oder eine Fehlfunktion des Reglers dazu führen kann, dass eine durch Digitalventile gesteuerte Hydraulikvorrichtung, die in einer
Faserbahnmaschine beispielweise die Position einer Walze bestimmt, nicht mehr in eine Ausgangslage zurückgestellt werden kann. Ein Walzenspalt, der unter anderem durch diese Walze ausgebildet wird, kann also bei einem Stromausfall nicht mehr geöffnet werden. Beispielweise kann dann eine durch den Walzenspalt hindurchlaufende Faserbahn nicht mehr aus dem Walzenspalt entfernt werden.
Darüber hinaus müssen Digitalventile in einem
Digitalventil-Regler regelmäßig anhand von Wartungsroutinen auf ihre fehlerfreie Funktion überprüft werden. Während dieser Wartungsroutinen, die üblicherweise während einem Betrieb der Faserbahnmaschine durchgeführt werden, muss die anzusteuernde Hydraulikvorrichtung also vollständig von dem Digitalventil-Regler getrennt werden, ohne die Funktion der Hydraulikvorrichtung zu beeinflussen.
Letztendlich ist es ein generelles Problem, dass jedes zu ersetzende Servo- oder Proportionalventil in einer
Faserbahnmaschine durch eine Vielzahl von Digitalventilen ersetzt wird. Die Anzahl an benötigten Ventilen steigt demnach um ein Vielfaches, wodurch sich die statistische Fehleranfälligkeit der Hydraulikregelung in der
Faserbahnmaschine unerwünschterweise erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine verbesserte Anordnung zur Regelung der
Position einer Walze oder des Spaltdrucks eines
Walzenspalts sowie Steuerungsverfahren als auch Diagnose- und Wartungsverfahren für die verbesserte Anordnung
bereitzustellen, wodurch die vorhergehend genannten
Probleme gelöst werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Steuerungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 oder 17 sowie ein Diagnose- und Wartungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Regelung der Position einer Walze oder des Spaltdrucks eines zwischen zwei Walzen ausgebildeten Walzenspalts, insbesondere für eine
Fasermaschine wie z.B. eine Papier-, Karton- oder
Tissuemaschine, weist mindestens einen
fluiddruckgetriebenen Aktuator zum Verändern der
Walzenposition oder des Walzenspaltdrucks auf. Der Aktuator ist dabei vorzugsweise ein Hydraulikzylinder, genauer gesagt ein Ölhydraulikzylinder, der direkt mit einer Walze der Papier-, Karton- oder Tissuemaschine verbunden sein kann, wobei die Kraft des Hydraulikzylinders und dadurch die Position der Walze bzw. ein Druck in einem Walzenspalt zu steuern ist, der unter anderem durch die Walze
ausgebildet wird. Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Anordnung mindestens einen sowohl mit einer Fluidpumpe mit Druckspeicher als auch mit einem Fluidauffangbehälter (Tank oder Akkumulator) verbundenen Digitalventil-Regler auf. Der Regler ist dabei mit dem mindestens einen
fluiddruckgetriebenen Aktuator bzw. mit mehreren
fluiddruckgetriebenen Aktuatoren verbunden und weist eine Vielzahl von Digitalventilen auf, die dazu dienen, einen in dem Aktuator wirkenden Fluiddruck durch Einstellen des durch die einzelnen Digitalventile hindurchtretenden
Fluiddurchsatzes zu steuern.
Der Regler umfasst vorzugsweise mindestens zwei
Digitalventilmodule mit jeweils einer Vielzahl von
Digitalventilen, wobei ein Digitalventilmodul mit einer stangenseitigen Hydraulikkammer des als Aktuator wirkenden Hydraulikzylinders und das andere Digitalventilmodul mit einer kolbenseitigen Hydraulikkammer des Hydraulikzylinders verbunden sein kann, so dass eine translatorische
Verstellbewegung des Hydraulikzylinders durch eine gezielte Ansteuerung der stangenseitigen Hydraulikkammer und/oder der kolbenseitigen Hydraulikkammer erfolgt. Jedes
Digitalventilmodul weist vorzugsweise mehrere
Digitalventile, weiter vorzugsweise zwölf Digitalventile auf, wobei der Regler je nach Bedarf auch mehr als zwei Digitalventilmodule mit jeweils mehr als zwölf
Digitalventilen aufweisen kann.
Zudem weist die erfindungsgemäße Anordnung noch mindestens ein erstes digitales, normal offenes Abschaltventil auf, das jeweils zwischen Regler und Aktuator vorgesehen ist. Es ist auch eine Anordnung denkbar, bei der ein digitales Abschaltventil zwischen jedem Digitalventilmodul des
Reglers und einer mit diesem Digitalventilmodul verbundenen Hydraulikkammer vorgesehen ist. Das mindestens eine erste digitale Abschaltventil kann ein hydraulisch
gesteuertes/betätigtes Digitalventil sein, dessen
Hydraulikzufuhr vorzugsweise durch ein Steuerventil
gesteuert wird. Ein derartiges Steuerventil kann ein elektromagnetisch betätigbares, normal geschlossenes
Digitalventil sein. Anstelle des elektromagnetisch
betätigbaren Digitalventils kann aber auch jede andere Art von Steuerventil zur Anwendung kommen.
Weiter vorzugsweise ist ein normal geschlossenes
Digitalventil zwischen den beiden Digitalventilmodulen des Reglers vorgesehen, das als digitales Verbindungsventil dient. Durch dieses Verbindungsventil kann eine Verbindung zwischen der Leitung, die von dem einen Digitalventilmodul zu der stangenseitigen Hydraulikkammer führt, und der
Leitung hergestellt werden, die von dem anderen
Digitalventilmodul zu der kolbenseitigen Hydraulikkammer führt. Durch einen derartigen Aufbau kann bei Schließen aller Digitalventile beider Digitalventilmodule und Öffnen des Verbindungsventils eine direkte Verbindung zwischen der kolbenseitigen Hydraulikkammer und der stangenseitigen Hydraulikkammer des Hydraulikzylinders hergestellt werden, so dass ein Hydraulikdruck der Hydraulikkammern ohne eine externe Hydraulikfluidzufuhr bzw. -abfuhr lediglich anhand der bereits in den Kammern vorliegenden unterschiedlichen Hydraulikdrücke eingestellt werden kann.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat des Weiteren
vorzugsweise mindestens ein zweites digitales
Abschaltventil, das parallel zu jedem ersten digitalen Abschaltventil vorgesehen ist. Das zweite digitale
Abschaltventil ist vorzugsweise ein normal geschlossenes Digitalventil. Durch diese Anordnung kann eine
Parallelschaltung eines normal geschlossenen Digitalventils und eines normal offenen Digitalventils zum Einsatz kommen, die zwischen dem Regler bzw. einem Digitalventilmodul des Reglers und dem Hydraulikzylinder bzw. einer jeden
Hydraulikkammer des Hydraulikzylinders angeordnet ist.
Prinzipiell können bei der erfindungsgemäßen Anordnung anstelle eines Hydraulikzylinders, wie er in der
vorhergehend beschriebenen Anordnung beispielhaft
vorgesehen ist, auch zwei oder mehrere parallel angeordnete Hydraulikzylinder mit dem Regler verbunden sein, an die das vorhergehend beschriebene System angepasst ist. Demnach kann beispielsweise ein erstes digitales Abschaltventil zwischen jedem Digitalventilmodul des Reglers und jeder Hydraulikkammer vorgesehen sein, und/oder ein oder mehrere vorhergehend beschriebene Verbindungsventile können die Leitungen zu den durch die weiteren Hydraulikzylinder bereitgestellten Hydraulikkammern miteinander verbinden. Weiterhin vorzugsweise ist ein Drucksensor und/oder ein Durchflusssensor oder dergleichen jeweils zwischen dem mindestens einen ersten Abschaltventil und dem mindestens einen Hydraulikzylinder bzw. einer Hydraulikkammer des Hydraulikzylinders angeordnet, wodurch eine Regelung des Hydraulikdrucks in dem Zylinder ermöglicht wird.
Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass der Regler, d.h.
mindestens eines der Digitalventilmodule oder auch jedes Digitalventilmodul des Reglers mindestens ein normal offenes Digitalventil aufweist, das als Sicherheitsventil dienen kann. Mit einem derartigen Sicherheitsventil wird ein evtl. nötiges Ablassen von Fluid durch den Regler hindurch bei einem Stromausfall, einer Fehlfunktion des Reglers oder dergleichen sichergestellt. Dadurch werden bis dato dafür verwendete Notstromeinrichtungen oder
dergleichen überflüssig.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung, wie sie vorhergehend beschrieben ist, lassen sich unter anderem verschiedene Steuerungs- und Diagnoseverfahren des Reglers
verwirklichen. Ein erstes erfindungsgemäßes
Steuerungsverfahren für eine erfindungsgemäße Anordnung zur Regelung der Position einer Walze oder des Spaltdrucks eines zwischen zwei Walzen ausgebildeten Walzenspalts insbesondere in einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, weist dabei die folgenden Schritte auf:
- Öffnen einer bestimmten Anzahl von Digitalventilen
eines Digitalventilmoduls des Digitalventil-Reglers, wobei sich die Anzahl der offenen Digitalventile nach dem gewünschten Fluiddurchfluss richtet;
- Öffnen mindestens eines ersten digitalen
Abschaltventils, das zwischen dem einen teilweise oder vollständig geöffneten Digitalventilmodul und einer durch dieses Digitalventilmodul anzusteuernden
Hydraulikkammer eines anzusteuernden ersten
Hydraulikzylinders vorgesehen ist, wobei die
anzusteuernde Hydraulikkammer durch das Öffnen des gewünschten Abschaltventils festgelegt wird;
- Zuführen von Hydraulikfluid zu der anzusteuernden
Hydraulikkammer, bis ein gewünschter Hydraulikdruck in der anzusteuernden Hydraulikkammer erreicht ist, wodurch die Kolbenstange des Hydraulikzylinders bewegt wird und die translatorische Lage einer damit
verbundenen Walze beispielsweise im Zuge einer
Positionsveränderung der Walze verändert wird; und
- Schließen des Abschaltventils, so dass ein der
anzusteuernden Hydraulikkammer zugeführter
Hydraulikdruck und dadurch eine Position der
Kolbenstange und damit der anzusteuernden Walze beibehalten wird.
Mit einem derartigen Steuerungsverfahren ist es möglich, anhand von Digitalventilen eine schnelle, gezielte
Ansteuerung eines Hydraulikzylinders zu erreichen, wobei ein einmal eingestellter Druck in einer Hydraulikkammer des Hydraulikzylinders durch Schließen des der Hydraulikkammer vorgelagerten Abschaltventils beibehalten werden kann, ohne dass weitere Digitalventile dauerhaft angesteuert werden müssen. Diese Art der Ansteuerung ist daher energiesparend und kostengünstig.
Bei dem ersten erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren kann vorzugsweise ein weiterer Hydraulikzylinder parallel zu dem ersten Hydraulikzylinder mit dem Regler verbunden sein. Bei einer derartigen parallelen Anordnung sind eine
stangenseitige Hydraulikkammer des ersten
Hydraulikzylinders und eine stangenseitige Hydraulikkammer des weiteren Hydraulikzylinders mit demselben
Digitalventilmodul des Reglers verbunden, und eine
kolbenseitige Hydraulikkammer des ersten Hydraulikzylinders und eine kolbenseitige Hydraulikkammer des weiteren
Hydraulikzylinders sind mit demselben Digitalventilmodul des Reglers verbunden. Weiterhin ist eine Anordnung, bei der eine stangenseitige Hydraulikkammer des ersten
Hydraulikzylinders und eine kolbenseitige Hydraulikkammer des weiteren Hydraulikzylinders mit demselben
Digitalventilmodul des Reglers verbunden sind, also eine Überkreuz-Anordnung als Alternative ebenso denkbar.
Bei dem ersten erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren umfasst ferner vorzugsweise der Schritt des Öffnens
mindestens eines ersten Abschaltventils ein Öffnen eines weiteren ersten digitalen Abschaltventils, das zwischen dem einen Digitalventilmodul und einer parallel angeschlossenen Hydraulikkammer des weiteren Hydraulikzylinders angeordnet ist. Das bedeutet, dass bei dem Schritt des Öffnens
mindestens eines ersten Abschaltventils die Leitungen zwischen den parallel mit dem Digitalventilmodul
verbundenen Hydraulikkammern des ersten und des weiteren Hydraulikzylinders und dem entsprechenden
Digitalventilmodul geöffnet werden.
Weiterhin umfasst bei dem ersten erfindungsgemäßen
Steuerungsverfahren der Schritt des Zuführens von
Hydraulikfluid zu der anzusteuernden Hydraulikkammer vorzugsweise ein paralleles Zuführen von Hydraulikfluid zu der parallel angeschlossenen Hydraulikkammer, so dass zu den parallel angeordneten Hydraulikkammern zeitgleich ein Hydraulikfluid durch den mit dem Digitalventil-Regler verbundenen Druckspeicher, bspw. die Pumpe, zugeführt wird. Dabei umfasst weiter vorzugsweise der Schritt des
Schließens des Abschaltventils vorzugsweise ein Schließen aller in der Anordnung vorhandenen Abschaltventile, so dass ein allen anzusteuernden Hydraulikkammern zugeführter
Hydraulikdruck beibehalten werden kann, ohne Druckverluste hinzunehmen. Dadurch ist es möglich, mehrere
Hydraulikzylinder durch ein und dasselbe Digitalventilmodul anzusteuern und einen gewünschten Hydraulikdruck in den angesteuerten Hydraulikkammern der Hydraulikzylinder zu erzeugen, der durch Schließen der Abschaltventile
beibehalten wird, ohne einen weiteren Fluiddurchfluss durch die Ventile zu benötigen. Das bedeutet dass eine
Ansteuerung der Hydraulikzylinder anhand der wie
vorhergehend beschrieben angeordneten Digitalventile durch ein energiesparendes und damit kostengünstiges Verfahren erzielt werden kann.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Steuerungsverfahren für eine erfindungsgemäße Anordnung zur Regelung der Position einer Walze oder des Spaltdrucks eines zwischen zwei Walzen ausgebildeten Walzenspalts insbesondere in einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, weist die folgenden Schritte auf :
- Schließen aller Digitalventile eines Digitalventil- Reglers, der zwei Digitalventilmodule umfasst;
- Öffnen eines digitalen Verbindungsventils, das eine Leitung, die von einem Digitalventilmodul des
Digitalventil-Reglers zu einer Hydraulikkammer eines ersten Hydraulikzylinders führt, mit einer Leitung verbindet, die von dem anderen Digitalventilmodul des Reglers zu der anderen Hydraulikkammer des
Hydraulikzylinders führt; und
- Öffnen mindestens eines ersten digitalen
Abschaltventils, wobei jeweils ein Abschaltventil zwischen dem einen Digitalventilmodul und der einen Hydraulikkammer und zwischen dem anderen Digitalventilmodul und der anderen Hydraulikkammer vorgesehen ist.
Bei dem weiteren erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren wird durch den Schritt des Öffnens des mindestens einen ersten digitalen Abschaltventils ein Hydraulikdruck direkt
zwischen den Hydraulikkammern des Hydraulikzylinders übertragen bzw. ausgetauscht, ohne auf einen externen
Druckspeicher angewiesen zu sein, der den erforderlichen Fluiddruck liefert. Dadurch kann eine noch schnellere
Ansteuerung einer Hydraulikkammer anhand eines bereits vorhandenen Hydraulikdrucks der anderen Hydraulikkammer erzielt werden, ohne dass der Regler entsprechend
angesteuert werden muss. Zudem kann durch dieses
Steuerungsverfahren ein Druck anhand eines einzelnen
Digitalventils im Vergleich zu einer Vielzahl von
Digitalventilen in dem Regler gesteuert werden, wodurch eine energiesparende Drucksteuerung verwirklicht wird.
Bei dem weiteren erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren ist vorzugsweise ein weiterer Hydraulikzylinder parallel zu dem ersten Hydraulikzylinder mit dem Regler verbunden, ähnlich dazu, wie es bereits bei dem ersten erfindungsgemäßen
Steuerungsverfahren beschrieben ist.
Weiterhin umfasst der Schritt des Öffnens mindestens eines ersten digitalen Abschaltventils vorzugsweise ein Öffnen mindestens eines weiteren ersten digitalen Abschaltventils, das jeweils zwischen dem einen Digitalventilmodul und der einen Hydraulikkammer des weiteren Hydraulikzylinders und zwischen dem anderen Digitalventilmodul und der anderen Hydraulikkammer vorgesehen ist, so dass Hydraulikdruck zwischen den Hydraulikkammern der Hydraulikzylinder
untereinander ausgetauscht bzw. übertragen werden kann. Bei dem vorhergehend beschriebenen ersten und zweiten erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren ist weiter
vorzugsweise ein zweites digitales Abschaltventil parallel zu dem ersten digitalen Abschaltventil angeordnet, und der Schritt des Öffnens mindestens eines digitalen
Abschaltventils umfasst vorzugsweise ein Öffnen des ersten digitalen Abschaltventils und des zweiten digitalen
Abschaltventils, so dass ein Hydraulikdruck durch die parallel geschalteten Abschaltventile simultan geleitet werden kann. Das erste digitale Abschaltventil kann dabei ein normal offenes Digitalventil sein, und das zweite digitale Abschaltventil kann ein normal geschlossenes Abschaltventil sein, so dass das erste digitale
Abschaltventil als Sicherheitsventil für einen
Stromausfall, eine Fehlfunktion oder dergleichen dienen kann, um ein evtl. gewünschtes Ablassen von Fluid aus dem Zylinder zu ermöglichen.
Weiterhin ist es mit der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, ein erfindungsgemäßes Diagnose- und
Wartungsverfahren durchzuführen. Dieses Verfahren für eine erfindungsgemäße Anordnung zur Regelung der Position einer Walze oder des Spaltdrucks eines zwischen zwei Walzen ausgebildeten Walzenspalts insbesondere in einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, weist dabei die folgenden Schritte auf:
- Schließen mindestens eines digitalen Abschaltventils, das zwischen einem Digitalventilmodul und einer anzusteuernden Hydraulikkammer mindestens eines
Hydraulikzylinders vorgesehen ist;
- Öffnen aller Digitalventile mindestens eines
Digitalventilmoduls des Digitalventil-Reglers gemäß einer bestimmten Schaltabfolge und Versorgen des Reglers mit Fluid, wobei eine Diagnoseschaltabfolge der Digitalventile ein bekanntes Ansteuern zur
Fuktionsfähigkeitsüberprüfung der Digitalventile umfasst; und
- Bestimmen eines fehlerhaften Digitalventils anhand des aus dem Regler austretenden Fluiddurchsatzes , wobei durch den Schritt des Schließens des digitalen
Abschaltventils zwischen Digitalventilmodul und
Hydraulikkammer ein Hydraulikkammerdruck während des Diagnose- und Wartungsverfahrens ohne Druckverlust beibehalten werden kann.
Das beschriebene Diagnose- und Wartungsverfahren kann also während eines Betriebs der Hydraulikzylinder durchgeführt werden, ohne deren Funktionsfähigkeit nachteilig zu
beeinflussen oder die Hydraulikzylinder vorübergehend außer Betrieb zu setzen. Ein reibungsloser Betrieb der
Faserbahnmaschine kann dadurch gewährleistet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Diagnose- und Wartungsverfahren kann das Abschaltventil ein hydraulisch gesteuertes
Digitalventil sein, dessen Hydraulikzufuhr vorzugsweise durch ein Steuerventil gesteuert wird. Das Steuerventil kann weiter vorzugsweise ein elektromagnetisch
betätigbares, normal geschlossenes Digitalventil sein, das den Schritt des Schließens des mindestens einen
Abschaltventils steuert. Durch diesen Aufbau ist es
möglich, mehrere hydraulische Abschaltventile simultan anhand lediglich eines elektromagnetisch gesteuerten
Digitalventils zu schließen bzw. zu öffnen. Dadurch kann ein stromsparendes, kostengünstiges und dennoch schnelles Diagnose- und Wartungsverfahren umgesetzt werden.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Gesichtspunkte ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung der
Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung eines
erfindungsgemäßen Digitalventil-Reglers, der mit zwei
Hydraulikzylindern verbunden ist; und
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines weiteren
Digitalventil-Reglers, der mit zwei parallel angeordneten Hydraulikzylindern verbunden ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In Fig. 1 ist eine Anordnung mit einem Digitalventil-Regler
1 mit vier Digitalventilmodulen 11, 12, 13, 14 gezeigt, deren jeweilige gemeinsame Eingangsleitung mit einer Pumpe
2 und deren jeweilige gemeinsame Ausgangsleitung mit einem Fluidauffangbehälter 3 verbunden sind. Jedes
Digitalventilmodul 11, 12, 13, 14 besteht insgesamt aus zwölf Digitalventilen, wobei die mit der gemeinsamen
Eingangsleitung verbundene Eingangsseite eines jeden
Digitalventilmoduls 11, 12, 13, 14 mit sechs normal
geschlossenen (NC) Eingangs-Digitalventilen verbunden ist. Die sechs normal geschlossenen (NC) Eingangs-Digitalventile münden in eine gemeinsame Zufuhrleitung 111, 121, 131, 141, die wiederum mit fünf normal geschlossenen (NC) Ausgangs- Digitalventilen und einem normal offenen (NO) Ausgangs- Digitalventil 112, 122, 132, 142 verbunden ist, wobei die Ausgangs-Digitalventile über die Ausgangsseite eines jeden Digitalventilmoduls 11, 12, 13, 14 in die gemeinsame Ausgangsleitung münden. Das normal offene (NO) Ausgangs- Digitalventil 112, 122, 132, 142 eines jeden
Digitalventilmoduls 11, 12, 13, 14 dient als
Sicherheitsventil 112, 122, 132, 142, das bei einem
Stromausfall, einer Fehlfunktion oder dergleichen ein
Ablassen des zu regelnden Fluids ermöglicht.
Die Zufuhrleitungen 111, 121, 131, 141 sind jeweils über ein normal offenes (NO) Digitalventil 15, 16, 17, 18 mit einer Hydraulikkammer 41, 42, 51, 52 eines
Hydraulikzylinders 4, 5 verbunden. Genauer gesagt ist die Zufuhrleitung 111 des Digitalventilmoduls 11 über das als Abschaltventil wirkende Digitalventil 15 mit der
stangenseitigen Hydraulikkammer 42 des Hydraulikzylinders 4 verbunden, die Zufuhrleitung 121 des Digitalventilmoduls 12 ist über das als Abschaltventil wirkende Digitalventil 16 mit der kolbenseitigen Hydraulikkammer 41 des
Hydraulikzylinders 4 verbunden, die Zufuhrleitung 131 des Digitalventilmoduls 13 über das als Abschaltventil wirkende Digitalventil 17 mit der stangenseitigen Hydraulikkammer 52 des Hydraulikzylinders 5 verbunden, und die Zufuhrleitung 141 des Digitalventilmoduls 14 ist über das ebenfalls als Abschaltventil wirkende Digitalventil 18 mit der
kolbenseitigen Hydraulikkammer 51 des Hydraulikzylinders 5 verbunden .
Im Betrieb der Hydraulikzylinder 4, 5, die in einer
Faserbahnmaschine, insbesondere in einer Papier-, Karton¬ oder Tissuemaschine in der Regel zur Positionierung einer Walze (nicht gezeigt) dienen, wird je nach Bewegung der zu positionierenden Walze entweder die kolbenseitige
Hydraulikkammer 42, 52 der Zylinder 4, 5 zur
Vorwärtsbewegung der Walze oder die stangenseitige
Hydraulikkammer 41, 51 der Zylinder 4, 5 zur
Rückwärtsbewegung der Walze mit Hydraulikfluiddruck beaufschlagt. Der gewünschte Hydraulikfluiddruck, der durch die Pumpe 2 geliefert wird, wird dabei über eine An-Aus- Kombination der Digitalventile eines jeden
Digitalventilmoduls 11, 12, 13, 14 präzise eingestellt, wie es an früherer Stelle bereits beschrieben wurde. Eine
Regelung der Position eines jeden Hydraulikzylinders 4, 5 wird jeweils durch die Rückmeldung eines Linearsensor
(nicht gezeigt) ermöglicht, durch die eine Positionierung einer Kolbenstange 43, 53 eines jeden Zylinders 4, 5 durch einen von dem Digitalventil-Regler 1 einzustellenden
Hydraulikdruck exakt gesteuert werden kann.
Die in Fig. 1 gezeigten Abschaltventile 15, 16, 17, 18 sind hydraulische Digitalventile, die mit einem durch einen Elektromagneten 191 betriebenen, digitalen Steuerventil 19 angesteuert werden. Ein Hydraulikfluiddruck, der zur
Ansteuerung der Abschaltventile 15, 16, 17, 18 dient, wird ebenfalls von der Pumpe 2 über die Eingangsleitung des Digitalventilmoduls 11 geliefert. Die gemeinsame Verbindung des Steuerventils 19 mit jedem der Abschaltventile 15, 16, 17, 18 ermöglicht es, dass alle Abschaltventile 15, 16, 17, 18 simultan und dadurch stromsparend angesteuert werden können, um entweder offen oder geschlossen zu sein. Mit einer derartigen Steuerungsanordnung ist es auch denkbar, mehr als vier Abschaltventile gleichzeitig und stromsparend zu steuern.
Die normal geschlossenen (NC) Digitalventile des
Digitalventil-Reglers 1 haben denselben Aufbau wie das Steuerventil 19, das im unbetätigten, also im stromlosen Zustand durch ein Federelement 192 in eine geschlossene Stellung gedrängt wird. Nach einem gewünschten
Beaufschlagen der Hydraulikzylinder 4, 5 mit Hydraulikdruck kann eine dadurch erzielte Stellung der Kolbenstangen 43, 53 in jedem Hydraulikzylinder 4, 5 beibehalten werden, indem die Abschaltventile 15, 16, 17, 18 geschlossen werden. Während eines geschlossenen Zustands der
Abschaltventile 15, 16, 17, 18 können außerdem verschiedene Diagnose- und Wartungsverfahren der Digitalventilmodule 11, 12, 13, 14 durchgeführt werden, um zu überprüfen, ob alle Digitalventile des Digitalventil-Reglers 1 fehlerfrei funktionieren. Ein derartiges Diagnose- und
Wartungsverfahren ist bereits an früherer Stelle
beschrieben .
Dabei wird eine Hydraulikfluidzufuhr zu den
Abschaltventilen 15, 16, 17, 18 unterbrochen, was dazu führt, dass das auf die Abschaltventile 15, 16, 17, 18 wirkende Hydraulikfluid durch einen Ablauf (nicht gezeigt) abgelassen werden kann und die Abschaltventile 15, 16, 17, 18 durch ein jeweils vorgesehenes Federelement 151, 161, 171, 181 in eine offene Stellung gedrängt werden. Auf diese Weise kann ein auf die Hydraulikzylinder 4, 5 wirkender Hydraulikdruck über die offenen Abschaltventile 15, 16, 17, 18 und das in jedem Digitalventilmodul 12, 13, 14, 15 vorgesehene Sicherheitsventil 112, 122, 132, 142 verringert werden. Dadurch wird verhindert, dass die Hydraulikzylinder 4, 5 in einer festen Stellung festgestellt bzw. arretiert sind. Die durch die Hydraulikzylinder 4, 5 positionierte Walzen können demnach von Hand oder durch ein
Sicherheitssystem (nicht gezeigt) in eine Ausgangsstellung bewegt werden, um beispielsweise eine über die Walzen laufende Papier-, Karton- oder Tissuebahn in einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine zu befreien.
In Fig. 2 ist eine weitere erfindungsgemäße Anordnung gezeigt, in der ein Digitalventil-Regler 1 zwei
Digitalventilmodule 11, 12 aufweist, deren Aufbau mit denen der Digitalventilmodule 11, 12 aus Fig. 1 übereinstimmt. Jedes Digitalventilmodul 11, 12 besteht also wie bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung aus zwölf Digitalventilen, wobei die gemeinsame Eingangsleitung eines jeden
Digitalventilmoduls 11, 12 mit sechs normal geschlossenen (NC) Eingangs-Digitalventilen verbunden ist. Die sechs normal geschlossenen (NC) Eingangs-Digitalventile münden in eine gemeinsame Zufuhrleitung 111, 121, die wiederum mit fünf normal geschlossenen (NC) Ausgangs-Digitalventilen und einem normal offenen (NO) Ausgangs-Digitalventil 112, 122 verbunden ist, wobei die Ausgangs-Digitalventile in die gemeinsame Ausgangsleitung eines jeden Digitalventilmoduls
II, 12 münden. Das normal offene (NO) Ausgangs- Digitalventil 112, 122 eines jeden Digitalventilmoduls 11, 12 dient als Sicherheitsventil 112, 122, das bei einem Stromausfall, einer Fehlfunktion oder dergleichen ein
Ablassen des zu regelnden Fluids ermöglicht.
Die Zufuhrleitungen 111, 121 sind jeweils über eine
Steuereinheit 7 mit einer Hydraulikkammer 41, 42, 51, 52 eines Hydraulikzylinders 4, 5 verbunden, wobei die
Steuereinheit 7 aus einem normal offenen (NO) Digitalventil 71 und einem normal geschlossenen (NC) Digitalventil 72 besteht. Zwischen beiden Digitalventilmodulen 11, 12 ist ein normal geschlossenes (NC) Digitalventil 6 vorgesehen, das als Verbindungsventil 6 dient und die Zufuhrleitungen
III, 121 wahlweise miteinander verbinden kann.
In einem geschlossenen Zustand des Verbindungsventils 6 ist die Zufuhrleitung 111 des Digitalventilmoduls 11 über die entsprechende Steuereinheit 7 mit der stangenseitigen
Hydraulikkammer 42 des Hydraulikzylinders 4 und/oder der stangenseitigen Hydraulikkammer 52 des Hydraulikzylinders 5 verbunden, und die Zufuhrleitung 121 des
Digitalventilmoduls 12 ist über die entsprechende
Steuereinheit 7 mit der kolbenseitigen Hydraulikkammer 41 des Hydraulikzylinders 4 und/oder der kolbenseitigen
Hydraulikkammer 51 des Hydraulikzylinders 5 verbunden.
In einem offenen Zustand des Verbindungsventils 6 und einem geschlossenen Zustand aller Digitalventile des Reglers 1 ist die Zufuhrleitung 111 mit der Zufuhrleitung 121 kurzgeschlossen, so dass die stangenseitige Hydraulikkammer 41 des Hydraulikzylinders 4 und/oder die stangenseitige Hydraulikkammer 51 des Hydraulikzylinders 5 direkt mit der kolbenseitigen Hydraulikkammer 42 des Hydraulikzylinders 4 und/oder der kolbenseitigen Hydraulikkammer 52 des
Hydraulikzylinders 5 verbunden ist, wodurch ein direkter Hydraulikdruckaustausch zwischen den Kammern 41, 42, 51, 52 hervorgerufen werden kann. Das normal offene (NO)
Digitalventil 72 einer jeden Steuereinheit 7 dient als Sicherheitsventil ähnlich wie das Sicherheitsventil 112, 122 in jedem Digitalventilmodul 11, 12, um einen
Druckablass bei einem Stromausfall, einer Fehlfunktion oder dergleichen zu ermöglichen. Je nach Bedarf können beide Digitalventile 71, 72 jeder Steuereinheit 7 offen
geschaltet werden, wodurch ein größerer Fluiddurchfluss zu der entsprechenden Hydraulikkammer 41, 42, 51, 52
ermöglicht wird. Dadurch kann eine schnelle Ansteuerung einer Hydraulikkammer 41, 42, 51, 52 erreicht werden.
Zwischen jeder Steuereinheit 7 und jeder Hydraulikkammer 41, 42, 51, 52 sowie zwischen der Pumpe 2 bzw. dem
Fluidspeicher 3 und dem Digitalventil-Regler 1 ist jeweils ein Drucksensor oder ein Durchflusssensor 8 vorgesehen, um einen Hydraulikdruck bzw. einen Hydraulikfluiddurchfluss zu messen und eine Hydraulikdruckregelung zu ermöglichen.
Im Einstellbetrieb für den Walzenspaltdruck werden die gewünschten Drücke in jeder Hydraulikkammer 41, 42, 51, 52 eingestellt und die Digitalventile 71, 72 der Steuereinheiten 7 geschlossen, was einem Druckfluidparmodus entspricht. Wenn die Druckmesssensoren 8, die zwischen den Steuereinheiten 7 und den Hydraulikkammern 41, 42, 51, 52 vorgesehen sind, einen Druckverlust melden, wird eines oder beide Digitalventile 71, 72 der entsprechenden
Steuereinheit 7 geöffnet, um eine Druckkorrektur auf den Sollwert vorzunehmen. Dabei können anhand des
Verbindungsventils 6 die beiden Digitalventilmodule 11, 12 miteinander verbunden werden, so dass der Digitalventil- Regler 1 je nach Anforderung in der Lage sein kann, die entsprechende der Hydraulikdruckkammern 41, 42, 51, 52 mit dem gewünschten Hydraulikdruck zu beaufschlagen. Durch eine Anordnung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, ist es im
Vergleich zu der Anordnung in Fig. 1 möglich, zwei
Hydraulikzylinder mit nur zwei Digitalventilmodulen und damit mit insgesamt dreiunddreißig Digitalventilen
anzusteuern, anstatt zwei Digitalventilmodule pro
Hydraulikzylinder (also insgesamt vier Digitalventilmodule) vorsehen zu müssen.
Ein als Sicherheitsventil wirkendes normal offenes
Digitalventil ist auch bei anderen Anwendungen denkbar. Beispielsweise ist ein derartiges Sicherheitsventil bei einer Rakeleinrichtung zum Beschichten einer Faserbahn, wie z.B. einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn in dem
digitalen Drucksystem zum Einstellen des Drucks der
Rakelstange auf die Faserbahn denkbar, um ein Entfernen der Rakelstange von der Faserbahn bei einem Stromausfall oder bei einer Fehlfunktion der Rakeleinrichtung zu ermöglichen. Auch ist es möglich, ein derartiges Sicherheitsventil bei einem digitalen Schmierkreislaufsystem vorzusehen, so dass eine Restschmierung bei einem Störfall sichergestellt ist.
Abgesehen von ihrer Verwendung in einer Faserbahnmaschine sind weitere andere Verwendungsmöglichkeiten für die vorhergehend beschriebenen Anordnungen denkbar. Zum Beispiel können derartige Regler-Anordnungen bei jeder Druck- und/oder Durchflusssteuerung eines
fluiddruckgetriebenen Systems oder Aktuators verwendet werden .

Claims

PATENTA S PRÜCHE
1. Anordnung zur Regelung der Position einer Walze oder des Spaltdrucks eines zwischen zwei Walzen ausgebildeten
Walzenspalts insbesondere in einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, mit:
mindestens einem fluiddruckgetriebenen Aktuator (4, 5) zum Verändern der Walzenposition oder des
Wal zenspaltdrucks ,
mindestens einem mit dem mindestens einen Aktuator (4, 5) oder mit mehreren fluiddruckgetriebenen Aktuatoren (4, 5) verbundenen Digitalventil-Regler (1), der eine Vielzahl von Digitalventilen aufweist und der in der Lage ist, einen Aktuatorfluiddruck und/oder eines Aktuatorfluiddurchfluss zu steuern, und
mindestens einem ersten digitalen, normal offenen Abschaltventil (15, 16, 17, 18; 71), das jeweils zwischen dem Regler (1) und dem Aktuator (4, 5) vorgesehen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei
der Aktuator (4, 5) ein Hydraulikzylinder (4, 5) ist; der Regler (1) mindestens zwei Digitalventilmodule (11, 12) aufweist; und
ein Digitalventilmodul (11) mit einer stangenseitigen Hydraulikkammer (41, 51) und das andere Digitalventilmodul (12) mit einer kolbenseitigen Hydraulikkammer (42, 52) verbunden ist, um eine translatorische Verstellbewegung des Hydraulikzylinders (4, 5) zu steuern.
3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei das erste digitale, normal offene Abschaltventil (15, 16, 17, 18; 71) zwischen jeden Digitalventilmodul (11, 12) und der damit verbundenen Hydraulikkammer (41, 41, 51, 52) vorgesehen ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei die Anordnung des Weiteren mindestens ein zweites digitales Abschaltventil (72) aufweist, das jeweils parallel zu dem ersten digitalen Abschaltventil (71) zwischen dem Regler
(1) und dem mindestens einen fluiddruckgetriebenen Aktuator
(4, 5) vorgesehen ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei jeweils ein erstes digitales Abschaltventil (71) und ein zweites digitales Abschaltventil (72) eine Steuereinheit (7) bilden, die jeweils zwischen einem Digitalventilmodul (11, 12) und einer Hydraulikkammer (41, 42, 51, 52) des als der
mindestens eine Aktuator wirkenden Hydraulikzylinders (4, 5) vorgesehen ist.
6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das zweite digitale Abschaltventil (72) ein normal geschlossenes
Digitalventil (72) ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei ein normal geschlossenes, digitales Verbindungsventil (6) zwischen den beiden Digitalventilmodulen (11, 12) des
Reglers (1) vorgesehen ist.
8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine erste digitale Abschaltventil (15, 16, 17, 18) ein hydraulisch gesteuertes Digitalventil (15, 16, 17, 18) ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, wobei die Hydraulikzufuhr des mindestens einen ersten digitalen Abschaltventils (15, 16, 17, 18) durch ein Steuerventil (19) gesteuert wird.
10. Anordnung nach Anspruch 9, wobei das Steuerventil (19) ein elektromagnetisch betätigbares, normal geschlossenes Digitalventil (19) ist.
11. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Drucksensor (8) und/oder ein Durchflusssensor (8) jeweils zwischen dem mindestens einen ersten Abschaltventil (71) und dem mindestens einen Aktuator (4, 5) angeordnet ist .
12. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Regler (1) mindestens ein normal offenes Digitalventil (112, 122, 132, 142) aufweist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei jedes Digitalventilmodul (11, 12, 13, 14) mindestens ein normal offenes Digitalventil (112, 122, 132, 142) aufweist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei ein Digitalventilmodul (11, 12, 13, 14) aus mehreren
Digitalventilen besteht.
15. Steuerungsverfahren für eine Anordnung zur Regelung der Position einer Walze oder des Spaltdrucks eines zwischen zwei Walzen ausgebildeten Walzenspalts insbesondere in einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, mit den
folgenden Schritten:
Öffnen einer bestimmten Anzahl von Digitalventilen eines Digitalventilmoduls (11, 12) eines Digitalventil- Reglers ( 1 ) ,
Öffnen mindestens eines ersten digitalen
Abschaltventils (15, 16; 71), das zwischen dem einen
Digitalventilmodul (11, 12) und einer anzusteuernden
Hydraulikkammer (41, 42) eines ersten Hydraulikzylinders (4) vorgesehen ist; Zuführen von Hydraulikfluid zu der anzusteuernden Hydraulikkammer (41, 42), bis ein gewünschter
Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer (41, 42) erreicht ist; und
Schließen des Abschaltventils (15, 16; 71).
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei
ein weiterer Hydraulikzylinder (5) parallel zu dem ersten Hydraulikzylinder (4) mit dem Regler (1) verbunden ist ;
der Schritt des Öffnens mindestens eines ersten
Abschaltventils (15, 16; 71) ein Öffnen eines weiteren ersten digitalen Abschaltventils (15, 16; 71) umfasst, das zwischen dem einen Digitalventilmodul (11, 12) und einer parallel angeschlossenen Hydraulikkammer (51, 52) des weiteren Hydraulikzylinders (5) angeordnet ist;
der Schritt des Zuführens von Hydraulikfluid zu der anzusteuernden Hydraulikkammer (41, 42) ein Zuführen von Hydraulikfluid zu der parallel angeschlossenen
Hydraulikkammer (51, 52) umfasst; und
der Schritt des Schließens des Abschaltventils ein Schließen aller Abschaltventile (15, 16; 71, 72) umfasst.
17. Steuerungsverfahren für eine Anordnung zur Regelung der Position einer Walze oder des Spaltdrucks eines zwischen zwei Walzen ausgebildeten Walzenspalts insbesondere in einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, mit den
folgenden Schritten:
Schließen aller Digitalventile zweier
Digitalventilmodule (11, 12) eines Digitalventil-Reglers (1) ,
Öffnen eines digitalen Verbindungsventils (6), das eine Leitung zwischen einem Digitalventilmodul (11) der beiden Digitalventilmodule (11, 12) und einer
Hydraulikkammer (41) eines ersten Hydraulikzylinders (4) mit einer Leitung zwischen dem anderen Digitalventilmodul (12) der beiden Digitalventilmodule (11, 12) und der anderen Hydraulikkammer (42) des Hydraulikzylinders (4) verbindet ; und
Öffnen mindestens eines ersten digitalen
Abschaltventils (71), das jeweils zwischen dem einen
Digitalventilmodul (11) und der einen Hydraulikkammer (41) und zwischen dem anderen Digitalventilmodul (12) und der anderen Hydraulikkammer (42) vorgesehen ist, um gezielt ein Hydraulikfluid zwischen den Hydraulikkammern (41, 42) des Hydraulikzylinders (4) zu übertragen.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei
ein weiterer Hydraulikzylinder (5) parallel zu dem ersten Hydraulikzylinder (4) mit dem Regler (1) verbunden ist; und
der Schritt des Öffnens mindestens eines ersten digitalen Abschaltventils (71) ein Öffnen mindestens eines weiteren ersten digitalen Abschaltventils (71) umfasst, das jeweils zwischen dem einen Digitalventilmodul (11) und der einen Hydraulikkammer (51) des weiteren Hydraulikzylinders (5) und zwischen dem anderen Digitalventilmodul (12) und der anderen Hydraulikkammer (52) vorgesehen ist, um gezielt ein Hydraulikfluid zwischen den Hydraulikkammern (41, 42, 51, 52) der Hydraulikzylinder (4, 5) zu übertragen.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei ein zweites digitales Abschaltventil (72) parallel zu dem ersten digitalen Abschaltventil (71) angeordnet ist, und wobei der Schritt des Öffnens mindestens eines digitalen Abschaltventils ein Öffnen des ersten digitalen
Abschaltventils (71) und des zweiten digitalen
Abschaltventils (72) umfasst.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das erste digitale Abschaltventil (15, 16, 17, 18; 71) ein normal offenes Digitalventil ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei das zweite digitale Abschaltventil (72) ein normal
geschlossenes Abschaltventil ist.
22. Diagnose- und Wartungsverfahren für eine Anordnung zur Regelung der Position einer Walze oder des Spaltdrucks eines zwischen zwei Walzen ausgebildeten Walzenspalts insbesondere in einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, mit den folgenden Schritten:
Schließen mindestens eines digitalen Abschaltventils (15, 16, 17, 18), das zwischen einem Digitalventilmodul (11, 12, 13, 14) eines Digitalventil-Reglers (1) und einer anzusteuernden Hydraulikkammer (41, 42, 51, 52) mindestens eines Hydraulikzylinders (4, 5) vorgesehen ist;
Öffnen aller Digitalventile mindestens eines
Digitalventilmoduls (11, 12, 13, 14) des Digitalventil- Reglers (1) gemäß einer bestimmten Schaltabfolge und
Versorgen des Reglers (1) mit Hydraulikfluid; und
Bestimmen eines fehlerhaften Digitalventils anhand des aus dem Regler (1) austretenden Hydraulikfluiddurchsatzes und/oder anhand des Hydraulikfluiddrucks .
23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Abschaltventil (15, 16, 17, 18) ein hydraulisch gesteuertes Digitalventil (15, 16, 17, 18) ist.
24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Hydraulikzufuhr des Abschaltventils (15, 16, 17, 18) durch ein Steuerventil (19) gesteuert wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Steuerventil (19) ein elektromagnetisch betätigbares, normal geschlossenes Digitalventil (19) ist.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei der Schritt des Schließens des mindestens einen Abschaltventils (15, 16, 17, 18) durch das Steuerventil (19) gesteuert wird .
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