EP2022889A2 - Vorrichtung und ein Verfahren zur Online-Regelung des Faserorientierungsquerprofils - Google Patents

Vorrichtung und ein Verfahren zur Online-Regelung des Faserorientierungsquerprofils Download PDF

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EP2022889A2
EP2022889A2 EP08160495A EP08160495A EP2022889A2 EP 2022889 A2 EP2022889 A2 EP 2022889A2 EP 08160495 A EP08160495 A EP 08160495A EP 08160495 A EP08160495 A EP 08160495A EP 2022889 A2 EP2022889 A2 EP 2022889A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
fiber orientation
measuring
online
headbox
profile
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08160495A
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English (en)
French (fr)
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EP2022889A3 (de
Inventor
Markus Häußler
Klaus Lehleiter
Erik Forsberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2022889A2 publication Critical patent/EP2022889A2/de
Publication of EP2022889A3 publication Critical patent/EP2022889A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/022—Means for injecting material into flow within the headbox
    • 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
    • D21G9/0027—Paper-making control systems controlling the forming section

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for the on-line control of the fiber orientation transverse profile of a moving paper or board web in a paper machine comprising a headbox with a headbox nozzle.
  • a technology based on local measurement of the beam angle would also already be proposed which consists of a measuring head traversing the suspension free jet of the headbox and thus determining the local deviation of the free jet angle to the machine direction. From this, a beam angle transverse profile is derived. Since beam angle deviations have a significant effect on the fiber orientation transverse profile, there is a more or less close correlation, depending on the boundary conditions, between the two profiles. Nevertheless, it is the measurement accuracy of this technology is not comparable to that of the aforementioned online measurement systems with a measurement directly on the paper. In addition, there is an increased space requirement in the area of the suspension free jet of the headbox. For example, with modern Gapformern this place is now not available.
  • the invention has for its object to provide an improved device and an improved method of the type mentioned, in which eliminates the aforementioned problems and costs are reduced.
  • the device in question or the relevant method should also be used in particular on Gapformern in today's design.
  • an apparatus for on-line control of the fiber orientation transverse profile of a moving paper or board web in a headbox comprising a headbox comprising a paper machine which regulates at least one fiber orientation cross profile online includes a closed loop in which a device for feeding and / or subtracting a respective predetermined volume flow is included in as an adjusting device in or out of the two lateral edge regions of the headbox of the headbox.
  • the aperture of the headbox eliminates as an actuator. A sectional control of the gap width is not required.
  • a manipulated variable of the closed loop influencing the fiber orientation transverse profile is formed by the peripheral volume flows.
  • the manipulated variable in question may be determined in particular by the flow rate of the peripheral volume flows.
  • only the manipulated variable formed by the edge-side volume flows is provided as the manipulated variable of the closed control loop.
  • the edge-side volume flows can be generated in particular by stock suspension streams.
  • one or more online measuring systems are included in the closed-loop control system for the online measurement of the fiber orientation transverse profile while the web is running.
  • the measuring head is arranged in the machine direction after completion of the sheet formation or the end of the former and before the reeling. So it can be made a measurement on the sheet.
  • the measuring head can be arranged in the machine direction, in particular also immediately after the conclusion of the sheet formation or immediately before the reeling.
  • At least one online measuring system with be included over the full web width traversing, arranged in the region of the suspension free jet of the headbox measuring head.
  • this online measuring system is expediently designed such that the fiber orientation transverse profile is derived from the beam angle transverse profile measured in the suspension free jet.
  • At least one online measuring system with a measuring sensor for measuring the fiber orientation in the machine direction within the paper machine can be included in the closed loop at a preferably single fixed point in the transverse direction.
  • this online measuring system is preferably designed such that the current fiber orientation transverse profile is derived from the fixed point measurement and previously stored characteristic profiles of a multiplicity of fiber orientation transverse profiles.
  • the profiles show a linear tendency across the machine width.
  • the zero crossing lies in the middle machine area.
  • the measuring sensor is arranged in the machine direction again after completion of the sheet formation and the reeling.
  • it can in particular also be arranged again immediately after the conclusion of the sheet formation or immediately before the reeling.
  • the measuring sensor is arranged in the transverse direction in the guide side or drive side edge region, wherein it is advantageously arranged at a distance ⁇ 2 m from the respective web edge.
  • At least one online measuring system with a measuring sensor for measuring the fiber orientation at a preferably single fixed point in the transverse direction in the area of the suspension free jet of the headbox may be included in the closed loop.
  • this online measuring system is expediently designed such that the fiber orientation angle at the fixed point is derived from the beam angle measured in the suspension free jet in the transverse direction.
  • the measuring sensor can also be arranged in the transverse direction again in the guide side or drive side edge region in this case, wherein it is preferably again arranged at a distance ⁇ 2 m from the respective web edge.
  • the online measuring system is advantageously designed such that the current fiber orientation transverse profile is derived from the established fixed point measurement and previously stored characteristic profiles of a plurality of fiber orientation transverse profiles.
  • the profiles normally have a linear tendency over the machine width and, moreover, that the zero crossing lies in the middle machine region, so that two points of the profile profile are known, from which a linear approximation curve can be determined.
  • At least two on-line measuring system with at least two measuring sensors for measuring the fiber orientation in the machine direction within the paper machine can be included in the closed loop at least two fixed points in the transverse direction.
  • at least two measuring sensors are provided for only two fixed-point measurements.
  • This online measuring system is advantageously designed such that the current fiber orientation transverse profile is derived from the established fixed point measurements and previously stored characteristic profiles of a multiplicity of fiber orientation transverse profiles.
  • the measuring sensors may be arranged in the machine direction, in particular either after the conclusion of the sheet formation and before the reeling, and in particular may also be arranged immediately after the conclusion of the sheet formation or immediately before the reeling.
  • one of the measuring sensors in the guide-side edge region and another measuring sensor in the edge region are arranged in the transverse direction. If only two such measuring sensors are provided, then one can be provided in the guide-side edge region and the second in the drive-side edge region.
  • the measuring sensors are preferably each again arranged at a distance ⁇ 2 m from the respective web edge.
  • At least one online measuring system with at least two measuring sensors for measuring the fiber orientation at at least two fixed points in the transverse direction in the area of the suspension free jet of the headbox may alternatively or additionally be included in the closed loop.
  • only two measuring sensors for only two fixed point measurements are preferably provided again.
  • this online measuring system is designed so that the fiber orientation angles are derived at the fixed points from the beam angles measured in the suspension free jet in the transverse direction.
  • one of the measuring sensors can again be arranged in the transverse direction in the guide-side edge region and another measuring sensor in the drive-side edge region. If only two such measuring sensors are provided, then one of these sensors can be provided in the guide-side edge region and the second sensor in the drive-side edge region. In this case, these measuring sensors are preferably each again arranged at a distance ⁇ 2 m from the respective web edge.
  • the online measuring system is designed in such a way that the current fiber orientation transverse profile is derived from the fixed point measurements and previously stored characteristic courses of a multiplicity of fiber orientation transverse profiles. Again, therefore, the fact is used that the profiles have a linear tendency over the machine width and the zero crossing in the middle machine area is usually, so that two points of the profile profile are known, from which a linear approximation curve can be determined.
  • the method according to the invention is accordingly characterized in that at least one closed-loop control of the fiber orientation transverse profile is formed and a control variable of this closed control loop influencing the fiber orientation transverse profile is determined by volume flows which are fed into and / or out of the two lateral edge regions of the headbox of the headbox subtracted from.
  • the inventive device and the inventive method are particularly advantageous in machines for producing a fibrous web, in particular paper or board web, with a Doppelsiebformer, Fourdrinier, Mehrlagenformer, especially for the carton and packaging area, or a related form type usable.
  • a use in connection with a production machine or paper machine is conceivable that use related to Langsieb- and hybrid formers formers concepts.
  • the diaphragm of the headbox can be omitted as an actuator.
  • a sectional control of the gap width is no longer necessary.
  • the so-called "EdgeModule” technology which is already known per se, can be used for on-line control of the fiber orientation transverse profile for generating the manipulated variable.
  • the valves for regulating the flow rates can be used, which are fed into the two lateral edge regions of the headbox of the headbox and / or deducted from these.
  • Fig. 1 shows a schematic, partially cut plan view of a headbox 10 with an associated feed and / or stripper 12 for feeding and / or subtracting a respective predetermined volume flow into or out of the two lateral edge regions 14, 16 of the headbox 18th
  • This known as such headbox 10 with associated feed and / or stripper 12 may be used to provide a device according to the invention for the online control of the fiber orientation cross profile of a running paper or board web in a paper machine.
  • the device according to the invention comprises at least one closed-loop control of the fiber orientation transverse profile online, in which, for example, the control device from the Fig. 1 apparent feed and / or stripper 12 for subtracting a respective predetermined volume flow into or out of the two lateral edge regions of the headbox 18 of the headbox 10 can be included.
  • a manipulated variable of the closed control loop influencing the fiber orientation transverse profile is preferably formed by the edge-side volume flows.
  • the manipulated variable can be determined in particular by the flow rate of the edge-side volume flows. It can be provided as the manipulated variable of the closed loop only the control variable formed by the edge-side flow rates.
  • the peripheral volume flows are generated in the present embodiment by stock suspension streams.
  • the headbox 10 comprises a subsequent to a transverse manifold 20 multiple manifold 22, a compensation chamber 24, a turbulence generator 26 and the suspension free jet 28 generating headbox 18th
  • the feed and / or stripper 12 includes lateral supply and / or discharge lines 30, in each of which a Valve, in particular control valve 32 is arranged.
  • these lines 30 are connected to the cross-flow distributor 20.
  • one or more online measuring systems for online measurement of the fiber orientation transverse profile while the web is running are included in the closed-loop control system.
  • at least one online measuring system can be provided with at least one measuring sensor for measuring the fiber orientation on the sheet or in the suspension free jet at at least one fixed point in the transverse direction.
  • the respective online measuring system can be designed in such a way that the current fiber orientation transverse profile is derived from the fixed point measurement and previously stored characteristic profiles a multiplicity of fiber orientation transverse profiles.
  • the profiles usually have a linear tendency across the machine width and the zero crossing in the middle machine area, so that two points of the profile profile are known, from which a linear approximation curve can be determined.
  • a typical fiber orientation transverse profile is given for a headbox with a working width of 5,000 mm.
  • the fiber orientation angle is plotted over the distance to the driver side web edge.
  • FS is again the leader page and with "TS” again called the drive side.
  • TS again called the drive side.
  • the preferred areas 34 and 36 of a fixed point measurement are entered. These areas are at least substantially symmetrical to the machine center 38.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Online-Regelung des Faserorientierungsquerprofils einer laufenden Papier- oder Kartonbahn in einer einen Stoffauflauf mit einer Stoffauflaufdüse umfassenden Papiermaschine umfasst wenigstens einen das Faserorientierungsprofil online regelnden geschlossenen Regelkreis, in den als Stelleinrichtung eine Einrichtung zur Einspeisung und/oder zum Abziehen eines jeweiligen vorgebbaren Volumenstroms in bzw. aus den beiden seitlichen Randbereichen der Stoffauflaufdüse des Stoffauflaufs einbezogen ist. Es wird auch ein entsprechendes Verfahren zur Online-Regelung des Faserorientierungsquerprofils angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Online-Regelung des Faserorientierungsquerprofils einer laufenden Papier- oder Kartonbahn in einer einen Stoffauflauf mit einer Stoffauflaufdüse umfassenden Papiermaschine.
  • Die bisher bekannten Systeme zur Online-Regelung des Faserorientierungsquerprofils einer Papierbahn bestehen im Wesentlichen aus den folgenden Komponenten:
    • Online-Messsystem zur Erfassung des aktuellen Faserorientierungsquerprofils, wobei dieses System unmittelbar vor der Aufrollung bzw. am Ende der Vortrockenpartie etc. positioniert sein kann, charakteristischerweise jedoch nach einem vollständigen Abschluss der Blattbildung positioniert ist.
    • Blende des Stoffauflaufs als Stellglied, wobei die damit hervorgerufene Beeinflussung des Spaltprofils zu Querströmungen im Düsenraum und somit zu lokalen Änderungen des Suspensionsfreistrahlwinkels führen. Der Suspensionsfreistrahlwinkel ist entscheidend für die Faserorientierung.
    • Reglereinheit zur Berechnung des bezüglich des Faserorientierungsquerprofils optimalen Blenden-Stellprofils.
  • Zu den Nachteilen dieser bekannten Systeme zählen die sowohl für die Blendenregelung als auch für die Online-Sensorik anfallenden hohen Investitionskosten.
  • Es sind auch Systeme zur Steuerung des Faserorientierungsquerprofils bekannt. Dabei wurde auch bereits vorgeschlagen, die Steuerung des Faserorientierungsquerprofils mittels einer zusätzlichen Einspeisung von Stoffsuspension in die Randbereiche der Stoffauflaufdüse vorzunehmen, wodurch in der Düse Querströmungen induziert werden und entsprechend das Faserorientierungsquerprofil entsprechend beeinflusst werden kann. Die betreffende Steuerung erfolgt auf manueller Basis. Die erfasste Größe ist hier die zusätzliche Durchflussmenge im Randbereich im Vergleich zum Durchfluss in der Maschinenmitte.
  • Aus der EP-B-0 857 816 ist bereits ein Stoffauflauf bekannt, bei dem den Randbereichen des Stoffauflaufkastens über Randzuführanordnungen eines Verbindungsprofiliersystems Randströmungen zugeführt werden.
  • Auch aus der EP-A-0 445 564 es bereits bekannt, an den seitlichen Rändern der Stoffauflaufdüse die Strömungsgeschwindigkeit wahlweise höher einzustellen als im mittleren Düsenbereich.
  • Bei einem aus der EP-B-0 353 255 bekannten Stoffauflauf werden seitlich Sekundär-Suspensionsströme unter einem Winkel relativ zum Primär-Suspensionsstrom eingespritzt.
  • Bei einem aus der DE 35 38 466 C2 bekannten Stoffauflauf werden randseitig zugeführte Stoffströmungen relativ zur Hauptstoffströmung zur Beeinflussung der Faserorientierung entsprechend variiert.
  • Es würde auch bereits eine auf lokaler Messung des Strahlwinkels basierende Technologie vorgeschlagen, die aus einem über dem Suspensionsfreistrahl des Stoffauflaufs traversierenden Messkopf besteht und somit die lokale Abweichung des Freistrahlwinkels zur Maschinenrichtung bestimmt. Daraus wird ein Strahlwinkelquerprofil abgeleitet. Da sich Strahlwinkelabweichungen wesentlich auf das Faserorientierungsquerprofil auswirken, besteht eine je nach Randbedingungen mehr oder weniger enge Korrelation zwischen den beiden Profilen. Dennoch ist die Messgenauigkeit dieser Technologie nicht mit der der zuvor genannten Online-Messsystemen mit einer Messung direkt am Papier vergleichbar. Zudem ergibt sich ein erhöhter Platzbedarf im Bereich des Suspensionsfreistrahls des Stoffauflaufs. Beispielsweise bei moderneren Gapformern steht dieser Platz nun aber nicht zur Verfügung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die zuvor erwähnten Probleme beseitigt und die Kosten reduziert sind. Dabei soll die betreffende Vorrichtung bzw. das betreffende Verfahren insbesondere auch an Gapformern in der heutigen Bauweise einsetzbar sein.
  • Bezüglich der Vorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Es wird somit eine Vorrichtung zur Online-Regelung des Faserorientierungsquerprofils einer laufenden Papier- oder Kartonbahn in einer einen Stoffauflauf mit einer Stoffauflaufdüse umfassenden Papiermaschine angegeben, die wenigstens einen das Faserorientierungsquerprofil online regelnden geschlossenen Regelkreis umfasst, in den als Stelleinrichtung eine Einrichtung zur Einspeisung und/oder zum Abziehen eines jeweiligen vorgebbaren Volumenstroms in bzw. aus den beiden seitlichen Randbereichen der Stoffauflaufdüse des Stoffauflaufs einbezogen ist.
  • Mit der erfindungsgemäßen Regelung des Faserorientierungsquerprofils entfällt die Blende des Stoffauflaufs als Stellglied. Eine sektionale Regelung der Spaltweite ist nicht erforderlich.
  • Bevorzugt ist eine das Faserorientierungsquerprofil beeinflussende Stellgröße des geschlossenen Regelkreises durch die randseitigen Volumenströme gebildet. Dabei kann die betreffende Stellgröße insbesondere durch die Durchflussmenge der randseitigen Volumenströme bestimmt sein.
  • Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist als Stellgröße des geschlossenen Regelkreises ausschließlich die durch die randseitigen Volumenströme gebildete Stellgröße vorgesehen.
  • Die randseitigen Volumenströme können insbesondere durch Stoffsuspensionsströme erzeugt sein.
  • Bevorzugt sind in dem geschlossenen Regelkreis ein oder mehrere Online-Messsysteme zur Online-Messung des Faserorientierungsquerprofils bei laufender Bahn einbezogen.
  • Von besonderem Vorteil ist hierbei, wenn zumindest eines der folgenden Messsysteme zur Ermittlung des laufenden Faserorientierungsquerprofils vorgesehen ist, wobei insbesondere auch eine beliebige Kombination dieser Messsysteme denkbar ist:
    • So kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in dem geschlossenen Regelkreis beispielsweise wenigstens ein Online-Messsystem mit einem in Maschinenlaufrichtung innerhalb der Papiermaschine über die volle Bahnbreite traversierenden Messkopf einbezogen sein.
  • Bevorzugt ist der Messkopf in Maschinenlaufrichtung nach dem Abschluss der Blattbildung bzw. dem Ende des Formers sowie vor der Aufrollung angeordnet. Es kann also eine Messung am Blatt vorgenommen werden.
  • Dabei kann der Messkopf in Maschinenlaufrichtung insbesondere auch unmittelbar nach dem Abschluss der Blattbildung oder unmittelbar vor der Aufrollung angeordnet sein.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann alternativ oder zusätzlich in den geschlossenen Regelkreis wenigstens ein Online-Messsystem mit einem über die volle Bahnbreite traversierenden, im Bereich des Suspensionsfreistrahls des Stoffauflaufs angeordneten Messkopfs einbezogen sein.
  • Dabei ist dieses Online-Messsystem zweckmäßigerweise so ausgeführt, dass das Faserorientierungsquerprofil aus den im Suspensionsfreistrahl gemessenen Strahlwinkelquerprofil abgeleitet wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in den geschlossenen Regelkreis alternativ oder zusätzlich wenigstens ein Online-Messsystem mit einem Messsensor zur Messung der Faserorientierung in Maschinenlaufrichtung innerhalb der Papiermaschine an einem vorzugsweise einzigen Fixpunkt in Querrichtung einbezogen sein.
  • Dabei ist dieses Online-Messsystem bevorzugt so ausgeführt, dass das aktuelle Faserorientierungsquerprofil aus der erfolgt Fixpunktmessung und zuvor gespeicherten charakteristischen Verläufen einer Vielzahl von Faserorientierungsquerprofilen abgeleitet wird.
  • Die Profile zeigen im Regelfall eine lineare Tendenz über die Maschinenbreite. Zusätzlich liegt der Nulldurchgang im mittleren Maschinenbereich. Damit sind zwei Punkte des Profilverlaufs bekannt, woraus ein linearer Nährungsverlauf bestimmt werden kann.
  • Bevorzugt ist der Messsensor in Maschinenlaufrichtung wieder nach dem Abschluss der Blattbildung sowie der Aufrollung angeordnet. Dabei kann er insbesondere auch wieder unmittelbar nach dem Abschluss der Blattbildung oder unmittelbar vor der Aufrollung angeordnet sein.
  • Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform ist der Messsensor in Querrichtung im führungsseitigen oder triebseitigen Randbereich angeordnet, wobei er vorteilhafterweise in einem Abstand ≤ 2 m vom jeweiligen Bahnrand angeordnet ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann in dem geschlossenen Regelkreis alternativ oder zusätzlich wenigstens ein Online-Messsystem mit einem Messsensor zur Messung der Faserorientierung an einem vorzugsweise einzigen Fixpunkt in Querrichtung im Bereich des Suspensionsfreistrahls des Stoffauflaufs einbezogen sein.
  • Dabei ist dieses Online-Messsystem zweckmäßigerweise so ausgeführt, dass der Faserorientierungswinkel an dem Fixpunkt aus dem im Suspensionsfreistrahl gemessenen Strahlwinkel in Querrichtung abgeleitet wird.
  • Der Messsensor kann auch in diesem Fall in Querrichtung wieder im führungsseitigen oder triebseitigen Randbereich angeordnet sein, wobei er vorzugsweise wieder in einem Abstand ≤ 2 m vom jeweiligen Bahnrand angeordnet ist.
  • Das Online-Messsystem ist vorteilhafterweise so ausgeführt, dass das aktuelle Faserorientierungsquerprofil aus der erfolgten Fixpunktmessung und zuvor gespeicherten charakteristischen Verläufen einer Vielzahl von Faserorientierungsquerprofilen abgeleitet wird. Auch hier kann dann insbesondere wieder der Umstand genutzt werden, dass die Profile im Regelfall eine lineare Tendenz über die Maschinenbreite besitzen und zudem der Nulldurchgang im mittleren Maschinenbereich liegt, so dass zwei Punkte des Profilverlaufs bekannt sind, woraus ein linearer Näherungsverlauf bestimmt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in dem geschlossenen Regelkreis alternativ oder zusätzlich wenigstens ein Online-Messsystem mit zumindest zwei Messsensoren zur Messung der Faserorientierung in Maschinenlaufrichtung innerhalb der Papiermaschine an zumindest zwei Fixpunkten in Querrichtung einbezogen sein. Dabei sind vorzugsweise nur zwei Messsensoren für nur zwei Fixpunktmessungen vorgesehen.
  • Dieses Online-Messsystem ist vorteilhafterweise so ausgeführt, dass das aktuelle Faserorientierungsquerprofil aus den erfolgten Fixpunktmessungen und zuvor gespeicherten charakteristischen Verläufen einer Vielzahl von Faserorientierungsquerprofilen abgeleitet wird.
  • Auch in diesem Fall kann also wieder dem Umstand Rechnung getragen werden, dass die Profile im Regelfall eine lineare Tendenz über die Maschinenbreite besitzen und der Nulldurchgang im mittleren Maschinenbereich liegt, so dass zwei Punkte des Profilverlaufs bekannt sind, woraus ein linearer Näherungsverlauf bestimmt werden kann. Durch die Messung an zwei Fixpunkten wird im vorliegenden Fall die Qualität dieser Profilableitung deutlich verbessert.
  • Die Messsensoren können in Maschinenlaufrichtung insbesondere entweder nach dem Abschluss der Blattbildung sowie vor der Aufrollung angeordnet sein, wobei sie insbesondere auch unmittelbar nach dem Abschluss der Blattbildung oder unmittelbar vor der Aufrollung angeordnet sein können.
  • Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn in Querrichtung einer der Messsensoren im führungsseitigen Randbereich und ein anderer Messsensor im Randbereich angeordnet sind. Sind lediglich zwei solche Messsensoren vorgesehen, so kann also der eine im führungsseitigen Randbereich und der zweite im triebseitigen Randbereich vorgesehen sein. Dabei sind die Messsensoren vorzugsweise jeweils wieder in einem Abstand ≤ 2 m vom jeweiligen Bahnrand angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in den geschlossenen Regelkreis alternativ oder zusätzlich auch wenigstens ein Online-Messsystem mit zumindest zwei Messsensoren zur Messung der Faserorientierung an zumindest zwei Fixpunkten in Querrichtung im Bereich des Suspensionsfreistrahls des Stoffauflaufs einbezogen sein. Bevorzugt sind auch in diesem Fall wieder nur zwei Messsensoren für nur zwei Fixpunktmessungen vorgesehen.
  • Bevorzugt ist dieses Online-Messsystem so ausgeführt, dass die Faserorientierungswinkel an den Fixpunkten aus den im Suspensionsfreistrahl gemessenen Strahlwinkeln in Querrichtung abgeleitet werden.
  • Auch in diesem Fall kann einer der Messsensoren wieder in Querrichtung im führungsseitigen Randbereich und ein anderer Messsensor im triebseitigen Randbereich angeordnet sein. Sind lediglich zwei solche Messsensoren vorgesehen, so kann also einer dieser Sensoren im führungsseitigen Randbereich und der zweite Sensor im triebseitigen Randbereich vorgesehen sein. Dabei sind diese Messsensoren vorzugsweise wieder jeweils in einem Abstand ≤ 2 m vom jeweiligen Bahnrand angeordnet.
  • Auch in diesem Fall ist wieder von Vorteil, wenn das Online-Messsystem so ausgeführt ist, dass das aktuelle Faserorientierungsquerprofil aus den erfolgten Fixpunktmessungen und zuvor gespeicherten charakteristischen Verläufen einer Vielzahl von Faserorientierungsquerprofilen abgeleitet wird. Auch hier wird also wieder der Umstand genutzt, dass die Profile im Regelfall eine lineare Tendenz über die Maschinenbreite besitzen und der Nulldurchgang im mittleren Maschinenbereich liegt, so dass zwei Punkte des Profilverlaufs bekannt sind, woraus ein linearer Näherungsverlauf bestimmt werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich entsprechend dadurch aus, dass wenigstens ein das Faserorientierungsquerprofil online regelnder geschlossener Regelkreis gebildet und dabei eine das Faserorientierungsquerprofil beeinflussende Stellgröße dieses geschlossenen Regelkreises durch Volumenströme bestimmt wird, die in die beiden seitlichen Randbereiche der Stoffauflaufdüse des Stoffauflaufs eingespeist und/oder aus diesen abgezogen werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind mit besonderem Vorteil bei Maschinen zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einem Doppelsiebformer, Langsiebformer, Mehrlagenformer, insbesondere für den Karton- und Verpackungsbereich, oder einem verwandten Formertyp verwendbar. Dabei ist insbesondere auch eine Verwendung in Zusammenhang mit einer Herstellungsmaschine oder Papiermaschine denkbar, die zu Langsieb- und Hybridformern verwandte Formerkonzepte einsetzen.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung kann die Blende der Stoffauflaufdüse als Stellglied entfallen. Eine sektionale Regelung der Spaltweite ist nicht mehr erforderlich. Durch die Ein- oder Zweipunktmessung ist der Aufwand zur Bestimmung des Faserorientierungsquerprofils deutlich reduziert. Mit der Messung an einem oder zwei Fixpunkten dürfte auch der Einbau der auf einer Strahlwinkelmessung basierenden Messtechnik am Gapformer ermöglicht werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren kann zur Online-Regelung des Faserorientierungsquerprofils zur Erzeugung der Stellgröße beispielsweise die an sich bereits bekannte so genannte "EdgeModule"-Technologie eingesetzt werden. Als Stellglied können also allein die Ventile zur Regulierung der Volumenströme eingesetzt werden, die in die beiden seitlichen Randbereiche der Stoffauflaufdüse des Stoffauflaufs eingespeist und/oder aus diesen abgezogen werden.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische, teilweise geschnittene Draufsicht eines Stoffauflaufs mit einer zugeordneten, als Stelleinrichtung dienenden Einspeise und/oder Abzieheinrichtung für ein randseitiges Einspeisen bzw. Abziehen eines jeweiligen vor- gebbaren Volumenstroms und
    Fig. 2
    ein Diagramm, in dem ein typisches Faserorientierungsquer- profil wiedergegeben ist, wie es sich beispielsweise bei ei- nem Stoffauflauf mit einer Arbeitsbreite von 5.000 mm ergibt.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer, teilweise geschnittener Draufsicht einen Stoffauflauf 10 mit einer zugeordneten Einspeise- und/oder Abzieheinrichtung 12 zur Einspeisung und/oder zum Abziehen eines jeweiligen vorgebbaren Volumenstroms in bzw. aus den beiden seitlichen Randbereichen 14, 16 der Stoffauflaufdüse 18.
  • Dieser als solches bekannte Stoffauflauf 10 mit zugeordneter Einspeise- und/oder Abzieheinrichtung 12 kann zur Schaffung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Online-Regelung des Faserorientierungsquerprofils einer laufenden Papier- oder Kartonbahn in einer Papiermaschine eingesetzt werden.
  • Dabei umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens einen das Faserorientierungsquerprofil online regelnden geschlossen Regelkreis, in den als Stelleinrichtung beispielsweise die aus der Fig. 1 ersichtliche Einspeise- und/oder Abzieheinrichtung 12 zum Abziehen eines jeweiligen vorgebbaren Volumenstroms in bzw. aus den beiden seitlichen Randbereichen der Stoffauflaufdüse 18 des Stoffauflaufs 10 einbezogen werden kann. Bevorzugt wird hierbei eine das Faserorientierungsquerprofil beeinflussende Stellgröße des geschlossenen Regelkreises durch die randseitigen Volumenströme gebildet. Die Stellgröße kann insbesondere durch die Durchflussmenge der randseitigen Volumenströme bestimmt sein. Dabei kann als Stellgröße des geschlossenen Regelkreises ausschließlich die durch die randseitigen Volumenströme gebildete Stellgröße vorgesehen sein. Die randseitigen Volumenströme sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Stoffsuspensionsströme erzeugt.
  • Wie anhand der Fig. 1 zu erkennen ist, umfasst der Stoffauflauf 10 einen sich an einem Querverteiler 20 anschließenden Mehrfachverteiler 22, eine Ausgleichskammer 24, einen Turbulenzgenerator 26 sowie eine den Suspensionsfreistrahl 28 erzeugende Stoffauflaufdüse 18.
  • Wie anhand der Fig. 1 zu erkennen ist, umfasst die Einspeise- und/oder Abzieheinrichtung 12 seitliche Zuführ- und/oder Abführleitungen 30, in denen jeweils ein Ventil, insbesondere Steuerventil 32 angeordnet ist. Im vorliegenden Fall sind diese Leitungen 30 mit dem Querstromverteiler 20 verbunden.
  • In der Fig. 1 ist mit "FS" die Führungsseite und mit "TS" die Triebseite bezeichnet.
  • Mit der zusätzlichen Einspeisung von Stoffsuspension in die Randbereiche der Stoffauflaufdüse 18 werden in der Düse Querströmungen induziert, wodurch das Faserorientierungsquerprofil entsprechend beeinflusst werden kann. Beispielsweise eine solche Einspeise- und/oder Abzieheinrichtung 12 kann nun als Stelleinrichtung in den betreffenden, das Faserorientierungsquerprofil online regelnden geschlossenen Regelkreis der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Online-Regelung des Faserorientierungsprofils einbezogen werden. Stellglied können somit allein die Ventile 32 zur Regelung der im Randbereich zusätzlich eingespeisten Stoffsuspension sein. Die Beeinflussung des Faserorientierungsquerprofils durch Blendenverstellungen kann manuell nach wie vor möglich sein. Sie ist jedoch nicht in den betreffenden Regelkreis eingebunden.
  • In den geschlossenen Regelkreis sind überdies ein oder mehrere Online-Messsysteme zur Online-Messung des Faserorientierungsquerprofils bei laufender Bahn einbezogen. Dabei kann wenigstens ein Online-Messsystem mit wenigstens einem Messsensor zur Messung der Faserorientierung am Blatt oder im Suspensionsfreistrahl an wenigstens einem Fixpunkt in Querrichtung vorgesehen sein. Das jeweilige Online-Messsystem kann so ausgeführt sein, dass das aktuelle Faserorientierungsquerprofil aus der erfolgen Fixpunktmessung und zuvor gespeicherten charakteristischen Verläufen eine Vielzahl von Faserorientierungsquerprofilen abgeleitet wird.
  • Damit wird der Umstand genutzt, dass die Profile im Regelfall eine lineare Tendenz über die Maschinenbreite besitzen und der Nulldurchgang im mittleren Maschinenbereich liegt, so dass zwei Punkte des Profilverlaufs bekannt sind, woraus ein linearer Näherungsverlauf bestimmt werden kann.
  • In dem Diagramm gemäß Fig. 2 ist nun beispielsweise für einen Stoffauflauf mit einer Arbeitsbreite von 5.000 mm ein typisches Faserorientierungsquerprofil angegeben. Dabei ist der Faserorientierungswinkel über den Abstand zum führerseitigen Bahnrand aufgetragen. Mit "FS" ist wieder die Führerseite und mit "TS" wieder die Triebseite bezeichnet. Zudem sind auch die bevorzugten Bereiche 34 bzw. 36 einer Fixpunktmessung eingetragen. Diese Bereiche liegen zumindest im Wesentlichen symmetrisch zur Maschinenmitte 38.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Stoffauflauf
    12
    Einspeise- und/oder Abzieheinrichtung
    14
    Randbereich
    16
    Randbereich
    18
    Stoffauflaufdüse
    20
    Querverteiler
    22
    Mehrfachverteiler
    24
    Ausgleichskammer
    26
    Turbulenzgenerator
    28
    Suspensionsfreistrahl
    30
    Zufuhr- und/oder Abführleitungen
    32
    Ventil, Steuerventil
    34
    Bevorzugter Bereich einer Fixpunktmessung
    36
    Bevorzugter Bereich einer Fixpunktmessung

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Online-Regelung des Faserorientierungsquerprofils einer laufenden Papier- oder Kartonbahn in einer einen Stoffauflauf (10) mit einer Stoffauflaufdüse (18) umfassenden Papiermaschine,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sie wenigstens einen das Faserorientierungsquerprofil online regelnden geschlossenen Regelkreis umfasst, in den als Stelleinrichtung eine Einrichtung (12) zur Einspeisung und/oder zum Abziehen eines jeweiligen vorgebbaren Volumenstromes in bzw. aus den beiden seitlichen Randbereichen (14, 16) der Stoffauflaufdüse (18) des Stoffauflaufes (10) einbezogen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine das Faserorientierungsquerprofil beeinflussende Stellgröße des geschlossenen Regelkreises durch die randseitigen Volumenströme gebildet ist, wobei die Stellgröße vorzugsweise durch die Durchflussmenge der randseitigen Volumenströme bestimmt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Stellgröße des geschlossenen Regelkreises ausschließlich die durch die randseitigen Volumenströme gebildete Stellgröße vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in den geschlossenen Regelkreis ein oder mehrere Online- Messsysteme zur Online-Messung des Faserorientierungsquerprofils bei laufender Bahn einbezogen sind, wobei in den geschlossenen Regelkreis vorzugsweise wenigstens ein Online-Messsystem mit einem in Maschinenlaufrichtung innerhalb der Papiermaschine über die volle Bahnbreite traversierenden Messkopf einbezogen ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Messkopf in Maschinenlaufrichtung nach dem Abschluss der Blattbildung sowie vor der Aufrollung angeordnet ist, wobei der Messkopf in Maschinenlaufrichtung vorzugsweise unmittelbar nach dem Abschluss der Blattbildung oder unmittelbar vor der Aufrollung angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in den geschlossenen Regelkreis wenigstens ein Online-Messsystem mit einem über die volle Bahnbreite traversierenden, im Bereich des Suspensionsfreistrahls des Stoffauflaufs angeordneten Messkopf einbezogen ist, wobei das Online-Messsystem vorzugsweise so ausgeführt ist, dass das Faserorientierungsquerprofil aus dem im Suspensionsfreistrahl gemessenen Strahlwinkelquerprofil abgeleitet wird.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in den geschlossenen Regelkreis wenigstens ein Online-Messsystem mit einem Messsensor zur Messung der Faserorientierung in Maschinenlaufrichtung innerhalb der Papiermaschine an einem vorzugsweise einzigen Fixpunkt in Querrichtung einbezogen ist, wobei das Online-Messsystem vorzugsweise so ausgeführt ist, dass das aktuelle Faserorientierungsquerprofil aus der erfolgten Fixpunktmessung und zuvor gespeicherten charakteristischen Verläufen einer Vielzahl von Faserorientierungsquerprofilen abgeleitet wird.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in den geschlossenen Regelkreis wenigstens ein Online-Messsystem mit einem Messsensor zur Messung der Faserorientierung an einem vorzugsweise einzigen Fixpunkt in Querrichtung im Bereich des Suspensionsfreistrahls des Stoffauflaufs einbezogen ist, wobei das Online-Messsystem vorzugsweise so ausgeführt ist, dass der Faserorientierungswinkel an dem Fixpunkt aus dem im Suspensionsfreistrahl gemessenen Strahlwinkel in Querrichtung abgeleitet wird.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in den geschlossenen Regelkreis wenigstens ein Online-Messsystem mit zumindest zwei Messsensoren zur Messung der Faserorientierung in Maschinenlaufrichtung innerhalb der Papiermaschine an zumindest zwei Fixpunkten in Querrichtung einbezogen ist, wobei vorzugsweise nur zwei Messsensoren für nur zwei Fixpunktmessungen vorgesehen sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Online-Messsystem so ausgeführt ist, dass das aktuelle Faserorientierungsquerprofil aus den erfolgten Fixpunktmessungen und zuvor gespeicherten charakteristischen Verläufen einer Vielzahl von Faserorientierungsquerprofilen abgeleitet wird.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in den geschlossenen Regelkreis wenigstens ein Online-Messsystem mit zumindest zwei Messsensoren zur Messung der Faserorientierung an zumindest zwei Fixpunkten in Querrichtung im Bereich des Suspensionsfreistrahls des Stoffauflaufs einbezogen ist, wobei vorzugsweise nur zwei Messsensoren für nur zwei Fixpunktmessungen vorgesehen sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Online-Messsystem so ausgeführt ist, dass die Faserorientierungswinkel an den Fixpunkten aus den im Suspensionsfreistrahl gemessenen Strahlwinkeln in Querrichtung abgeleitet werden oder dass das aktuelle Faserorientierungsquerprofil aus den erfolgten Fixpunktmessungen und zuvor gespeicherten charakteristischen Verläufen einer Vielzahl von Faserorientierungsquerprofilen abgeleitet wird.
  13. Verfahren zur Online-Regelung des Faserorientierungsquerprofils einer laufenden Papier- oder Kartonbahn in einer einen Stoffauflauf (10) mit einer Stoffauflaufdüse (18) umfassenden Papiermaschine,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass wenigstens ein das Faserorientierungsquerprofil online regelnder geschlossener Regelkreis gebildet und dabei eine das Faserorientierungsquerprofil beeinflussende Stellgröße dieses geschlossenen Regelkreises durch Volumenströme bestimmt wird, die in die beiden seitlichen Randbereiche (14, 16) der Stoffauflaufdüse (18) des Stoffauflaufes (10) eingespeist und/oder aus diesen abgezogen werden.
  14. Verwendung der Vorrichtung und/oder des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Maschinen zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einem Doppelsiebformer, Langsiebformer, Hybridformer, Mehrlagenformer insbesondere für den Karton- und Verpackungsbereich, oder einem verwandten Formertyp.
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