CH665663A5 - Verfahren und einrichtung zur regelung eines holzschleifers. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Holzschleifers entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens. 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.

Wenn auch das Heissschliffverfahren eine gewisse Verbesserung der Holzschliffqualität erbrachte, so war die Qualität jedoch bisher nicht einheitlich, sondern unterlag immer wieder zeitlichen, 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 der Beschaffenheit der Mantelfläche des Steines 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 I gelöst.

Die Erfinder haben folgendes erkannt.: Die Instabilität (die sich ja in bekannter Weise in einer Schwankung des spezifischen Leistungsbedarfes ausdrückt) ist stets begleitet von Schwankungen der Trogstofftemperatur. Versuche haben sodann ergeben, dass die Trogstofftemperatur einen ganz entscheidenden Einfluss auf die Instabilität hat, und damit auch auf die Qualiät des Schliffes. Es versteht sich, dass die Trogstofftemperatur durch alle möglichen Störgrössen schwankt. Durch Konstanthalten in sehr engen Genzen wird auch die Qualität auf hohem und konstantem Niveau gehalten.

Wie eingangs erwähnt, war ja bereits bekannt, die Trog-stofftemperatur oberhalb eines bestimmten Minimalwertes zu halten («Heissschliff»).

Man hatte auch erkannt, dass für ein starkes Ansteigen der Trogstofftemperatur u.a. ein zu geringer Holzvorschub oder eine schlechte, z.B. abgeschliffene Steinoberfläche massgebend ist, und ist dementsprechend einem solchen Anstieg eventuell durch Erhöhung des Holzvorschubs, was ja im allgemeinen auch mit einer entsprechend erhöhten Spritzwasser2

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menge gekoppelt ist, oft auch durch Absenken des Trogstoffniveaus oder Erhöhung der Trogstoffdichte und letztlich durch Ausserbetriebnahme des Holzschleifers, um eine Stein-schärfung vorzunehmen, begegnet.

Man hatte also nicht erkannt, das sein direkter Eingriff in , die Trogstofftemperatur die Verhältnisse in der Schleifzone stabilisieren könnte, und zwar auch insbesondere dann, wenn die Trogstofftemperatur bereits bei einem oberen Grenzwert liegt.

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 Fig. la dargestellt ist, in einer bevorzugten Variante beschrieben. In Fig. lb sind darin noch die entsprechenden Funktioiisdiagramme der Regelkomponenten und in Fig. 2 prinzipiell ein Schleifer mit seinen Regeleinrichtungen dargestellt.

In Fig. 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. Über 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 1 aufgegeben. Durch den Regler 1 wird also die Temperatur dieser Holzschliffsuspension im Schleifertrog im wesentlichen konstant gehalten, z.B. bei etwa 85 °C. Es hat sich gezeigt, dass eine recht hohe Temperatur der Holzschliffsuspension im Schleifertrog (Schleifertrogtemperatur) für einen guten Schleifprozess sehr günstig ist. Man kann sagen, dass je höher die Temperatur im Schleifertrog ist, um so höher 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 des Reglers 1 dafür gesorgt, dass die Temperatur im Schleifertrog 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 trockenes 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 eingegriffen wird, oft die Schleifleistung sehr stark, und zwar für eine recht lange Zeitdauer, zurückgenommen werden, was natürlich die Produktionsleistung sehr stark beeinträchtigt. Selbstverständlich sind diese Betriebszustände auch verbunden mit 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 lb 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 verschliffenen Holzmenge, am besten gemessen in 100 kg Holz je Stunde. Dann wäre der Grenzwert der spezifischen Arbeit etwa bei 120 bis 130, wenn die elektrische Motorleistung in Kilowatt gemessen wird. Die verschliffene Holzmenge kann man dabei 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 13 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 fünffach kleineren Frequenz abwärts gezählt für die übrigen Zeiträume, wie es im Diagramm D dargestellt ist. Wird z.B. am Zeitpuntk ti der Grenzwert im Integrator 14 erreicht, so gibt dieser einen 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 ist 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 t2 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

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über Ventil 5 durch Kaltwasserzugabe versucht, dieser Tem-perturerhöhung 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. 115 °C verschliffen wird. Auf jeden Fall ermöglicht die erfindungsge-mässe Einrichtung einen 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, sondern dass man das Schachtwasser, das sich in dem am Schleiferstein die Holzknüppel aufnehmenden Schacht 26 befindet, entsprechend in seiner Tempertur verändert, 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.

Um die Temperatur des Trogstoffes 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. Sowohl in diesem wie in den übrigen Fällen könnte man dann die Temperatur des Trogstoffs messen, und zwar am besten indem aufgrund mehrerer Messstellen der 5 Mittelwert erfasst wird. Die Erfassung eines solchen Mittelwertes ist auch im Falle der Messung der Temperatur der ablaufseitig vom Schleiferstein abspritzenden Holzschliffsuspension mit mehreren Temperturfühlern 6' möglich. Hingegen ist die Messung der Schachtwassertemperatur nicht io zweckmässig, weil dies nur schwierig, eventuell auch nur zu ungenau möglich ist, da Messfühler zwischen den Holzprügeln ja nicht untergebracht werden können.

Im Falle der Messung der Temperatur des vom Schleiferstein abspritzenden Holzschliffes kann man die oben erwähn-15 ten Grenzwerte der Temperatur noch erhöhen. Man kann als obersten Grenzwert sogar bis auf 100 °C der gemessenen Temperatur der abspritzenden Holzschliffsuspension gehen. Dies zumal dann, wenn man oberhalb der Schleifzone in dem Schleiferschacht eine genügende Höhe von Schachtwasser 20 hat, welche den Siedepunkt des Wassers ja etwas erhöht.

Wenn man einen noch stärkeren apparativen Aufwand zur Erfassung der Unregelmässigkeiten in der spezifischen Arbeitsleistung des Schleifers treiben will, so kann man grundsätzlich von dem Festsetzen eines Grenzwertes dersel-25 ben absehen, und jegliche Schwankung, d.h. insbesondere die Anstiege der spezifischen Arbeitsleistung erfassen. Man kann dabei die verschiedenen Steilheiten entsprechend stärker bewerten, z.B. an einem Zähler bei höherer Steilheit mit höherer Frequenz zählen. Bei einem bestimmten Grenzstand des 30 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 Dia-35 grammen D und E der Fig. lb dargestellt.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass das zuerst geschilderte Verfahren vollauf den Ansprüchen genügt und dass damit der Betrieb des Schleifers beherrscht wird.

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1 Blatt Zeichnungen

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Regelung eines Holzschleifers, bei dem bei im Schleifergehäuse herrschenden Atmosphärendruck Holzknüppel in einem Schacht mittels eines Schleifersteins zu einer Holzschliffsuspension unter Zugabe von Spritzwasser verschliffen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Trogstofftemperatur und/oder die Schachtwassertemperatur unterhalb einem oberen Grenzwert gehalten wird, wobei durch Variieren der Temperatur des Trogverdünnungswassers oder des Schleiferspritzwassers die Trogstofftemperatur beeinflusst wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei vorbestimmten, längeren Überschreitungsdauern und vorbestimmter, grösserer Überschreitungshäufigkeit eines Grenzwertes durch die spezifische Arbeitsleistung des Schleifers unter Berücksichtigung der zwischen den Zeiträumen der Überschreitungen 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.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, 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.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einem bestimmten Grenzwert der Gesamtsumme der Überschreitungsdauern des Grenzwertes der spezifischen Arbeitsleistung des Schleifers unter Berücksichtigung der entsprechenden Nicht-Überschreitungsdauern ein Signal zur Herabsetzung der Trogstofftemperatur oder der Schachtwassertemperatur oder der Spritzwassertemperatur gebildet wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal bis zum Erscheinen eines neuen entsprechenden Signals zur Temperaturherabsetzung gleichmässig oder in gleichmässigen Schritten kurz nach seiner Ausgabe beginnend auf Null abgebaut wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erhebliche Schwankungen in der spezifischen Arbeitsleistung des Schleifers entsprechend der Steilheit des jeweiligen Anstiegs der spezifischen Arbeitsleistung 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 Spritz-wassertemperatur 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.
7. 7. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch einen Grenzwertgeber (13) und einen Integrator (14) zur Erfassung sowohl der Überschreitungsdauer als auch der Nicht-Überschreitungsdauer eines Grenzwertes durch die spezifische Arbeitsleistung des Schleifers und zur Ausgabe eines Fehlersignals als künstliche Störgrösse der Trogstofftemperatur für einen Temperaturregler (1) oder zur entsprechenden Herabsetzung des Trogstoff-Temperatursollwertes, wenn die Überschreitungsdauer überwiegt oder zu häufig ist.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Zähler (14) zur impulsmässigen Summierung der Überschreitungsdauer bzw. Subtraktion der Nicht-Überschrei-tungsdauern eines Grenzwertes durch die spezifische Arbeitsleistung des Schleifers und zur Ausgabe einer konstanten Störgrösse oder zur entsprechenden Herabsetzung des Trog-stoff-Temperatursollwerts, abhängig von einem bestimmten Zählerstand.