Regelung des Druckes in einer Stoffauflaufdüse

Abstract

 Regelvorrichtung zur Regelung, vorzugsweise zur Feinregelung, des Druckes in einem mit einer Stoffauflaufdüse (5) eines Stoffauflaufes (1) einer Papier- oder Kartonmaschine hydraulisch verbundenen Raum, mit mindestens einer Zuleitung (8) für eine Faserstoffsuspension (100), mindestens einer Verteilvorrichtung (2) für die Faserstoffsuspension (100) und mindestens einer Ableitung (6) für die überschüssige Faserstoffsuspension (100) aus der Verteilvorrichtung (Rezirkulationsleitung) (2), wobei mindestens ein Sensor (10) zur Messung des Druckes in dem mit der Stoffauflaufdüse (5) hydraulisch verbundenen Raum vorgesehen ist und sich in der mindestens einen Zuleitung (8) mindestens eine von dem mindestens einen Sensor (10) beaufschlagte und drehzahlgeregelte Pumpe (Stoffauflaufpumpe) (9) befindet, die durch Änderung ihrer Drehzahl den zeitlichen Verlauf des Druckes in der Stoffauflaufdüse (5) regelt, und ein mit der Regelvorrichtung durchführbares Regelverfahren.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung zur Regelung, vorzugsweise zur Feinregelung, des Druckes in einem mit einer Stoffauflaufdüse eines Stoffauflaufes einer Papier- oder Kartonmaschine hydraulisch verbundenen Raum, mit mindestens einer Zuleitung für eine Fasersuspension, mindestens einer Verteilvorrichtung für die Faserstoffsuspension und mindestens einer Ableitung für die überschüssige Faserstoffsuspension aus der Verteilvorrichtung (Rezirkulationsleitung). Weiterhin betrifft die Erfindung ein mit der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung durchführbares Verfahren.

[0002] Ein wesentlicher Qualitätsfaktor einer Papier- oder Kartonbahn liegt in der Gleichmäßigkeit der Eigenschaften, wie zum Beispiel dem Flächengewicht oder der Formation, der hergestellten Bahn. Im Herstellungsprozeß einer solchen Bahn treten zahlreiche Störfaktoren auf, welche die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften sowohl über die Maschinenbreite (CD) hinweg, als auch in Längsrichtung (MD) beeinflussen. Ein wesentlicher Störfaktor, der sich hauptsächlich in Längsrichtung auswirkt, ist die zeitliche Schwankung der Menge der durch den Stoffauflauf ausgestoßenen Faserstoffsuspension, die wiederum direkt mit dem zeitlichen Verlauf des Druckes in der Stoffauflaufdüse und dem Faserstoffsuspensionszuführungssystem zusammenhängt. Der Druck setzt sich aus einem dynamischen und einem statischen Anteil zusammen, die den Gesamtdruck in der Stoffauflaufdüse bilden. Druckschwankungen führen zu Schwankungen bei der pro Zeiteinheit ausgestoßenen Menge an Faserstoffsuspension durch den Auslaufspalt der Stoffauflaufdüse und damit zu Flächengewichtsänderungen und Schwankungen im Flächengewichtslängsprofil des produzierten Papiers bzw. Kartons. Aus diesem Grunde wird in modernen Papier- oder Kartonmaschinen die zugeführte Faserstoffsuspension zum Stoffauflauf möglichst genau geregelt.

[0003] Aus den beiden deutschen Offenlegungsschriften DE 197 36 047 A1 (PA10611 DE) und DE 197 36 048 A1 (PA10605 DE) der Anmelderin ist sowohl eine Regelvorrichtung als auch ein Regelverfahren bekannt, bei denen das Flächengewichtslängsprofil der Papier- oder Kartonbahn über die Messung des Flächengewichts der Papier- oder Kartonbahn und anschließender Drehzahlregulierung einer Förderpumpe in der Zuleitung zum Stoffauflauf geregelt wird.

[0004] Der Nachteil einer solchen Regelung besteht darin, daß die Regelung einerseits relativ träge ist und andererseits aufgrund der Trägheit des Schaufelrades der Förderpumpe nur relativ grobe Korrekturen möglich sind. Grob bedeutet in diesem Zusammenhang, daß durch die bisherige Regelung die Druckschwankungen Δp auf einen Bereich von 4% bis 3%, bestenfalls 2%, herunterzuregeln sind. Hierbei ist zu beachten, daß Druckschwankungen um so besser ausgeregelt werden können, je größer ihre Zeitkonstante t, daß heißt der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Störungen, ist. Je kürzer die Störungen erfolgen, um so schlechter und weniger genau sind sie auszugleichen.

[0005] Es ist also Aufgabe der Erfindung, eine Regelvorrichtung und ein Verfahren zur Verbesserung des Flächengewichtslängsprofiles durch Regelung des Druckes in einem mit der Stoffauflaufdüse eines Stoffauflaufes einer Papier- oder Kartonmaschine hydraulisch verbundenen Raum oder Kanal anzugeben, welche/welches es erlaubt, eine sehr feine (zeitlich und absolut) und schnelle Korrektur des Durchsatzes an Faserstoffsuspension durch einen Stoffauflauf vorzunehmen.

[0006] Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Vorrichtungsanspruches 1 und die Merkmale des Verfahrensanspruches 14 gelöst.

[0007] Die Erfinder haben erkannt, daß es möglich ist, die zeitlichen Schwankungen des Durchsatzes an Faserstoffsuspension durch einen Stoffauflauf sehr feinfühlig dadurch zu beeinflussen, daß ein Regelkreis zwischen dem gemessenen Druck in einem mit der Stoffauflaufdüse verbunden Raum, also zum Beispiel im Stoffauflauf selbst, insbesondere in der Stoffauflaufdüse, oder in einer Zuleitung der Faserstoffsuspension in den Stoffauflauf oder vor einer Drosselvorrichtung in der weiteren Ableitung aus der Verteilvorrichtung, aufgebaut wird. Bei dem hierbei betrachteten Druck, genauer gesagt den Druckschwankungen, kann sowohl der Gesamtdruck, bestehend aus dem dynamischen und statischen Druck, oder der statische Druck alleine oder auch der statische Druck zusammen mit einem nach Bernoulli berechneten dynamischen Druck verwendet werden. Die zeitlichen Druckschwankungen sind sowohl im Gesamtdruck, als auch im dynamischen und im statischen Druckanteil erkennbar, meßbar und zur Regelung verwendbar. Ein bevorzugter Ort zur Druckmessung ist naturgemäß die Stoffauflaufdüse selbst, jedoch können Messungen in der gesamten Versorgung mit Faserstoffsuspension des Stoffauflaufes oder an sonstigen mit der Stoffauflaufdüse hydraulisch gekoppelten Räumen genutzt werden. Der Raum, in dem der Druck konstant gehalten werden soll, ist vorzugsweise die Stoffauflaufdüse selbst. Jedoch kann aufgrund der hydraulischen Verbindung auch ein sonstiger Raum im Bereich des Stoffauflaufes, wie zum Beispiel die Verteilvorrichtung oder die Zuleitung der Faserstoffsuspension nach einem Förderaggregat oder die weitere Ableitung aus der Verteilvorrichtung vor einer Drosselvorrichtung hierzu verwendet werden.

[0008] Demgemäß schlagen die Erfinder vor, eine Regelvorrichtung zur Regelung, vorzugsweise zur Feinregelung, des Druckes in einem mit einer Stoffauflaufdüse eines Stoffauflaufes einer Papier- oder Kartonmaschine hydraulisch verbundenen Raum, mit mindestens einer Zuleitung für eine Faserstoffsuspension, mindestens einer Verteilvorrichtung für die Faserstoffsuspension und mindestens einer Ableitung für die überschüssige Faserstoffsuspension aus der Verteilvorrichtung (Rezirkulationsleitung) dahingehend weiterzuentwickeln, daß mindestens ein Sensor zur Messung des Druckes in dem mit der Stoffauflaufdüse hydraulisch verbundenen Raum vorgesehen ist und sich in der mindestens einen Zuleitung mindestens eine von dem mindestens einen Sensor beaufschlagte und drehzahlgeregelte Pumpe (Stoffauflaufpumpe) befindet, die durch Änderung ihrer Drehzahl den zeitlichen Verlauf des Druckes in der Stoffauflaufdüse regelt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß mittels einer kostengünstigen Baueinheit in Form einer drehzahlgeregelten Pumpe die Durchflußmenge in der Zuleitung zur Stoffauflaufdüse und damit der in der Stoffauflaufdüse herrschende Druck und dessen zeitlicher Verlauf bei konstanten Querschnitten geregelt werden kann.

[0009] Als Meßort für den Sensor zur Druckmessung eignet sich besonders die Stoffauflaufdüse, jedoch auch die Zuleitung, die Ableitung (Rezirkulationsleitung) oder die Verteilvorrichtung.

[0010] Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn sich in der mindestens einen Verteilvorrichtung und/oder mindestens einen Zuleitung mindestens eine weitere Ableitung mit mindestens einer von dem mindestens einen Sensor beaufschlagten Drosselvorrichtung befindet, die durch Öffnen und Schließen den zeitlichen Verlauf des Druckes in der Stoffauflaufdüse regelt. Diese weitere Ableitung mit regelbarer Drosselvorrichtung in Form eines unterlagerten Regelkreises erbringt den Vorteil, daß sie bei naher Anbringung am Einlauf in die Verteilvorrichtung sehr schnell und effektiv die überschüssige Faserstoffsuspension aus der Verteilvorrichtung abführt, und dies bei weiterhin niedrigen Investitions- und Betriebskosten.

[0011] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein weiterer Sensor zur Messung des Druckes in der mindestens einen Verteilvorrichtung vorgesehen, wobei sich in der mindestens einen Verteilvorrichtung und/oder mindestens einen Zuleitung mindestens eine weitere Ableitung mit mindestens einer von dem mindestens einen weiteren Sensor beaufschlagten Drosselvorrichtung befindet, die durch Öffnen und Schließen den zeitlichen Verlauf des Druckes in der Stoffauflaufdüse regelt. Durch diesen weiteren Sensor in der Verteilvorrichtung wird der gewünschte regelungstechnische Vorteil einer möglichst kurzen Totzeit durch einen unterlagerten Regelkreis mit eigenem Sensor bei geringen Kosten bestmöglichst erreicht.

[0012] Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung schlagen die Erfinder vor, daß im Regelkreises ein Zeitfilter vorgesehen ist, welches ausschließlich Störungen mit einer Zeitkonstante t von größer gleich einer halben Sekunde, vorzugsweise größer gleich einer Sekunde, zur Feinregelung zuläßt. Als Zeitkonstante t wird der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Störungen angesehen, die sowohl periodisch als auch stochastisch erfolgen können.

[0013] Vorteilhaft ist die Auswahl einer sehr feinfühligen Drosselvorrichtung, zum Beispiel einem speziellen, an sich bekannten Drosselventil, insbesondere einem Stellventil, welches zwar die Durchflußmenge in einem gewissen Bereich sehr feinfühlig regelt, jedoch keine vollständige Abregelung ermöglicht. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die Patentanmeldungen DE 43 05 688 A1 (PA04956 DE) und DE 44 02 515 A1 (PA10048 DE) der Anmelderin verwiesen.

[0014] In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann die an sich bekannte Verteilvorrichtung ein Quer- oder Zentralverteiler sein. Ferner kann die erfindungsgemäße Regelvorrichtung einem allseits bekannten Ein- oder Mehrschichtstoffauflauf zugeordnet sein.

[0015] Durch diese erfindungsgemäße Feinregelung wird erreicht, daß - aufgrund der bis jetzt durchgeführten Versuche - anstelle der derzeit üblichen, nicht mehr auszuregelnden Druckschwankungen im Bereich von 3% bis 4%, bestenfalls 2%, nun maximale Druckschwankungen im Bereich von ± 1 %, häufig ± 0,5 %, und teilweise sogar nur ± 0,3 %, zu realisieren sind.

[0016] Betrachtet man die Wechselbeziehung der Zeitkonstante t der Störungen und der maximal noch auftretenden Druckschwankungen Δp vom mittleren Gesamtdruck p im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Feinregelung, so wurden in der Praxis folgendes Ergebnisse erreicht:

bei 1,0s ≥ t > 0,5s ist Δp ≥ 1,5%,

bei 2,0s ≥ t > 1,0s ist Δp ≥ 1,0%,

bei 4,0s ≥ t > 2,0s ist Δp ≥ 0,5%,

bei t > 4,0s ist Δp ≥ 0,3%.

[0017] Entsprechend dem Erfindungsgedanken schlagen die Erfinder weiterhin ein Verfahren zur Regelung, vorzugsweise Feinregelung, des Druckes in einem mit einer Stoffauflaufdüse eines Stoffauflaufes einer Papier- oder Kartonmaschine hydraulisch verbundenen Raum, mit mindestens einer Zuleitung für eine Faserstoffsuspension, mindestens einer Verteilvorrichtung für die Faserstoffsuspension und mindestens einer Ableitung für die überschüssige Faserstoffsuspension aus der Verteilvorrichtung (Rezirkulationsleitung) vor, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist: Messung des Druckes in mindestens einem mit der Stoffauflaufdüse hydraulisch verbundenen Raum, vorzugsweise in der Stoffauflaufdüse und Regelung der Drehzahl der mindestens einen in der Zuleitung für die Faserstoffsuspension angebrachten Pumpe (Stoffauflaufpumpe) in Abhängigkeit vom gemessenen Druck.

[0018] Der zu regelnde Druck liegt beispielsweise in der Zuleitung, der Verteilvorrichtung, der Rezirkulationsleitung oder vorzugsweise in der Stoffauflaufdüse. Als Meßort für den Sensor zur Druckmessung eignet sich besonders die Stoffauflaufdüse, jedoch auch die Zuleitung, die Ableitung (Rezirkulationsleitung) oder die Verteilvorrichtung.

[0019] Eine besonders vorteilhaftes Verfahren der Erfindung ergibt sich, wenn der zeitliche Verlauf des Druckes in der Stoffauflaufdüse auch durch Öffnen und Schließen mindestens einer in mindestens einer weiteren, in der mindestens einen Verteilvorrichtung und/oder mindestens einen Zuleitung integrierten Ableitung angebrachten Drosselvorrichtung, die von dem mindestens einen Sensor beaufschlagt wird, geregelt wird. Dieses Verfahren mit Benutzung einer weiteren Ableitung mit regelbarer Drosselvorrichtung in Form eines unterlagerten Regelkreises erbringt den Vorteil, daß sie bei naher Anbringung am Einlauf in die Verteilvorrichtung sehr schnell und effektiv die überschüssige Faserstoffsuspension aus der Verteilvorrichtung abführt.

[0020] Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, daß der zeitliche Verlauf des Druckes in der Stoffauflaufdüse auch durch Öffnen und Schließen mindestens einer in mindestens einer weiteren, in der mindestens einen Verteilvorrichtung und/oder mindestens einen Zuleitung integrierten Ableitung angebrachten Drosselvorrichtung, die von mindestens einem weiteren, in der mindestens einen Verteilvorrichtung angebrachten Sensor beaufschlagt wird, geregelt wird. Hierdurch ergibt sich der regelungstechnische Vorteil einer möglichst kurzen Totzeit durch einen unterlagerten Regelkreis mit eigenem Sensor bei geringen Kosten.

[0021] Eine weitere vorteilhafte Weiterentwicklung des Verfahrens sieht vor, daß von der Feinregelung ausschließlich Störungen mit einer Zeitkonstante t von größer gleich einer halben Sekunde, vorzugsweise einer Sekunde, geregelt werden.

[0022] Ergänzend ist darauf hinzuweisen, daß die vorgeschlagene Regelung sowohl im Zusammenhang mit Einschicht- als auch Mehrschichtstoffaufläufen einzusetzen ist. Weiterhin kann die verwendete Verteilvorrichtung in der Zuleitung für die Faserstoffsuspension sowohl ein Quer- als auch ein Zentralverteiler sein, wie er bei den modernen Papier- oder Kartonmaschinen, die nach Verdünnungsprinzips arbeiten, zur Regelung des Flächengewichts- und Faserorientierungsquerprofils verwendet wird. Hierbei kann die Verteilvorrichtung sowohl für die Faserstoffsuspension als auch für das Siebwasser mit der erfindungsgemäßen Regelung ausgestattet werden.

[0023] Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß das oben angegebenen Zeitfilter in an sich bekannter Weise elektronisch oder durch entsprechende Computerprogramme realisiert werden können.

[0024] Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

[0025] Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

[0026] Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellen dar:

Figur 1:

Druckregelung am Stoffauflauf mit einer drehzahlgeregelten Pumpe in der Zuleitung;

Figur 1a:

Druckregelung am Stoffauflauf mit einer drehzahlgeregelten Pumpe in der Zuleitung und mit einer weiteren Ableitung in der Verteilvorrichtung;

Figur 1b:

Druckregelung am Stoffauflauf mit einer drehzahlgeregelten Pumpe in der Zuleitung und mit einer weiteren Ableitung in der Verteilvorrichtung mit getrenntem Sensor;

Figur 2:

Druckregelung am verdünnungswassergeregelten Stoffauflauf in der Verteilvorrichtung für die Faserstoffsuspension mit einer drehzahlgeregelten Pumpe in der Zuleitung für die Faserstoffsuspension, in der Verteilvorrichtung für das Siebwasser und mit einer weiteren Ableitungen in den beiden Verteilvorrichtungen mit getrennten Sensoren;

Figur 3:

Druckregelung am verdünnungswassergeregelten Stoffauflauf mit einem Zentralverteiler und mit einer weiteren Ableitung im Zentralverteiler.

[0027] Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung am Beispiel eines Stoffauflaufes 1, bestehend aus einer Verteilvorrichtung 2 in Form eines Querverteilers 3, einem in Maschinenlaufrichtung folgenden Turbulenzerzeuger 4 und einer Stoffauflaufdüse 5, die die Faserstoffsuspension 100 maschinenbreit auf ein nicht dargestelltes Sieb oder zwischen zwei nicht dargestellte Siebe verteilt. Ferner ist an der Verteilvorrichtung 2 endseitig mindestens eine Ableitung 6 (Rezirkulationsleitung) angebracht, durch welche die in der Verteilvorrichtung 2 unter Umständen überschüssig vorhandene Faserstoffsuspension 100 abgeführt wird; die Ableitung 6 kann auch aus mehreren kleinen Ableitungskanälen bestehen, deren Durchflußquerschnitte und damit die Durchflußmengen einzeln, in Gruppen oder in ihrer Gesamtheit gesteuert bzw. geregelt, beispielsweise durch ein manuell betätigtes Handventil oder, wie in Figur 1 dargestellt, durch ein angesteuertes Stellventil, werden können. Die Faserstoffsuspension 100, die als Pfeil 7 dargestellt ist, tritt durch eine Zuleitung 8, in der eine drehzahlgesteuerte Pumpe 9 (Stoffauflaufpumpe) angeordnet ist, in den Querverteiler 3 ein und wird zum größten Teil über den Turbulenzerzeuger 4 zur Stoffauflaufdüse 5 geführt, in der sie einen Druck erzeugt. Der Druck, insbesondere eine zeitliche Änderung des Druckes, wird über einen Sensor 10 gemessen und als Meßgröße an die beiden hintereinander geschalteten Regeleinheiten 11 und 12 (PIC und SIC) weitergeleitet, welche nach den Gesetzmäßigkeiten eines an sich bekannten Regelkreises eine eventuelle Korrektur an der Drehzahl der drehzahlgesteuerten Pumpe 9 vornehmen und somit die Fördermenge an Faserstoffsuspension und die damit herrschenden zeitlichen Drücke im Stoffauflauf bei unveränderten Querschnitten bestimmen.

[0028] Soll erreicht werden, daß sowohl einen große Bandbreite des Regelbereiches und gleichzeitig auch eine hohe Feinfühligkeit der Regelung um einen vorgegebenen Mittelwert möglich ist, so ist die Ausführung einer der beiden nachfolgenden Figuren 1a und 1b besonders vorteilhaft.

[0029] Die Figur 1a zeigt eine Regelung entsprechend der Figur 1, jedoch ist zusätzlich neben der drehzahlgeregelten Pumpe 9 in der als Querverteiler 3 ausgeführten Verteilvorrichtung 2 eine weitere Ableitung 13 angebracht, deren Durchflußmenge mittels einer Drosselvorrichtung 14 geregelt wird. Die Drosselvorrichtung 14 erhält ihre Regelgrößen direkt von den beiden hintereinander geschalteten Regeleinheiten 11 und 12 (PIC und SIC), die, wie bereits oben erwähnt, ihre Meßgrößen wiederum von dem Sensor 10, der in der Stoffauflaufdüse 5 des Stoffauflaufes 1 angebracht ist, erhält, In diesem Ausführungsbeispiel wird die Grobregelung des Druckes in der Stoffauflaufdüse 5 durch die drehzahlgeregelte Pumpe 9 vorgenommen, während die Feinregelung ausschließlich über die Drosselvorrichtung 14 in der weiteren Ableitung 13 verwirklicht ist. Als Grobregelung werden hierbei Schwankungen in größeren Zeitabständen von z.B. 1,5 Sekunden angesehen, während die Feinregelung sich der in kurzem Abstand erfolgenden Schwankungen (< 1,5 s) annimmt. Die in der Ableitung 6 der Verteilvorrichtung 2 angebrachte Steuer- bzw. Regelvorrichtung für die Durchflußmenge an überschüssiger Faserstoffsuspension 100 ist in dieser Figur als manuell betätigtes Handventil ausgeführt; die Ableitungen 6 können auch wie in Figur 1 beschrieben ausgeführt sein. Es sein noch angemerkt, daß die Faserstoffsuspension 100, die als Pfeil 7 dargestellt ist, durch eine Zuleitung 8, in der eine drehzahlgesteuerte Pumpe 9 (Stoffauflaufpumpe) angeordnet ist, in den Querverteiler 3 eintritt.

[0030] Die Figur 1b zeigt eine Regelung entsprechend der Figur 1, jedoch ist zusätzlich neben der drehzahlgeregelten Pumpe 9 in der als Querverteiler 3 ausgeführten Verteilvorrichtung 2 eine weitere Ableitung 13 angebracht, deren Durchflußmenge mittels einer Drosselvorrichtung 14 geregelt wird. Die Drosselvorrichtung 14 erhält ihre Regelgrößen direkt von einer der Regeleinheit 15 (PIC), die ihre Meßgrößen von einem Sensor 16, der in der Verteilvorrichtung 2 des Stoffauflaufes 1 angebracht ist, erhält. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Grobregelung des Druckes in der Stoffauflaufdüse 5 durch die bereits oben beschriebene drehzahlgeregelte Pumpe 9 samt Regelkreiskomponenten (an der Stoffauflaufdüse 5 angebrachter Sensor 10, Regeleinheiten 11 und 12) vorgenommen, während die Feinregelung ausschließlich über die Drosselvorrichtung 14 in der weiteren Ableitung 13 verwirklicht ist. Als Grobregelung werden hierbei Schwankungen in größeren Zeitabständen von z.B. 1,5 Sekunden angesehen, während die Feinregelung sich der in kurzem Abstand erfolgenden Schwankungen (< 1,5 s) annimmt. Die Ableitung 6 kann, wie beispielsweise in Figur 1 dargestellt und beschrieben, ausgeführt sein.

[0031] Die Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Druckregelung an einem verdünnungswassergeregelten Stoffauflauf 1 mit einer Verteilvorrichtung 2.1 für die Faserstoffsuspension 100 und einer Verteilvorrichtung 2.2 für das Siebwasser 101 als Verdünnungsstrang. Wie bereits in Figur 1 beschrieben, wird Faserstoffsuspension 100, die als Pfeil 7.1 dargestellt ist, durch die Zuleitung 8.1 und die drehzahlgesteuerte Pumpe 9.1 (Stoffauflaufpumpe) der Verteilvorrichtung 2.1 zugeführt, wohingegen das Siebwasser 101, das als Pfeil 7.2 dargestellt ist, durch die Zuleitung 8.2 und die drehzahlgesteuerte Pumpe 9.2 der Verteilvorrichtung 2.2 zugeführt wird. Zwischen der Verteilvorrichtung 2.1 und dem Turbulenzerzeuger 4 sind einzelne Zufuhrleitungen 17.1-17.4 für die Faserstoffsuspension und entsprechende Zufuhrleitungen 18.1-18.4 für die aus der Verteilvorrichtung 2.2 kommenden Siebwasserstränge (Verdünnungswasserstränge) angebracht, die ebenfalls mittels einer hier nicht dargestellte Querprofilregelung geregelt sind. Der Druck, insbesondere eine zeitliche Änderung des Druckes, wird, wie auch bereits in Figur 1 erläutert, über einen Sensor 10 in der Stoffauflaufdüse 5 gemessen und als Meßgröße an die beiden hintereinander geschalteten Regeleinheiten 11, 12.1 (PIC und SIC) weitergeleitet, welche nach den Gesetzmäßigkeiten eines an sich bekannten Regelkreises eine eventuelle Korrektur an der Drehzahl der drehzahlgesteuerten Pumpe 9.1 vornehmen und somit die Fördermenge an Faserstoffsuspension 100 und die damit herrschenden zeitlichen Drücke im Stoffauflauf bei unveränderten Querschnitten bestimmen. Entsprechend wird in der Zuleitung 8.2 die Durchflußmenge an Siebwasser 101 mittels eines Durchflußmessers 20 gemessen und als Meßgröße an die beiden hintereinander geschalteten Regeleinheiten 12.2 und 12.3 (FIC und SIC) weitergeleitet, welche, wie bereits soeben für die Faserstoffsuspension 100 beschrieben, nach den Gesetzmäßigkeiten eines an sich bekannten Regelkreises eine eventuelle Korrektur an der Drehzahl der drehzahlgesteuerten Pumpe 9.2 vornehmen und somit die Fördermenge an Siebwasser 101 bestimmen.
In Figur 2 ist weiterhin erkennbar, daß an den als Querverteiler 3 ausgebildeten Verteilvorrichtungen 2.1 und 2.2 mindestens je eine weitere Ableitung 13.1 und 13.2 angebracht sind, deren Durchflußmengen mittels einer jeweiligen Drosselvorrichtung 14.1 und 14.2 geregelt werden können. Die Drosselvorrichtung 14.1 und 14.2 erhalten ihre Regelgrößen direkt von jeweiligen Regeleinheiten 15.1 und 15.2 (PIC), die ihre Meßgrößen von ihnen zugehörigen Sensor 16.1 und 16.2, die wiederum in ihren Verteilvorrichtungen 2.1 und 2.2 des Stoffauflaufes 1 angebracht sind, erhalten. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Grobregelung des Druckes in der Stoffauflaufdüse 5 durch die bereits oben beschriebenen drehzahlgeregelten Pumpe 9.1 samt Regelkreiskomponenten (an der Stoffauflaufdüse 5 angebrachter Sensor 10, Regeleinheiten 11 und 12.1) vorgenommen, während die Feinregelungen ausschließlich über die Drosselvorrichtungen 14.1 und 14.2 in den weiteren Ableitungen 13.1 und 13.2 verwirklicht sind.

[0032] Die Figur 3 zeigt eine weitere, moderne Variante eines Faserstoffsuspensionszuführungssystems für einen Stoffauflauf 1 mit einem Zentralverteiler 19 und der erfindungsgemäßen Regelung ähnlich der Figur 1b. Zum Unterschied wird hier jedoch die zugeführte Faserstoffsuspension 100, die als Pfeil 7 dargestellt ist, durch eine Zuleitung 8 einem Zentralverteiler 19 aufgegeben und von dort aus über eine Vielzahl von Zuführungen 17.1 bis 17.5, die durch eine hier nicht dargestellte Querprofilregelung geregelt werden, in den Stoffauflauf 1 geleitet. Außerdem sind je Zuführung 17.1 bis 17.5 geregelte Siebwasserzuführungen 18.1 bis 18.5 dargestellt, welche ebenfalls an die Querprofilregelung angeschlossen sind und in an sich bekannter Weise das Querprofil der produzierten Papier- oder Kartonbahn einstellen. Wie bereits in Figur 1 b in detaillierter Weise beschrieben, wird die Grobregelung durch eine in der Zuleitung 8 angebrachte drehzahlgeregelte Pumpe 9 samt Regelkreiskomponenten (an der Stoffauflaufdüse 5 angebrachter Sensor 10, Regeleinheiten 11 und 12) vorgenommen, während die Feinregelung aufgrund des im Zentralverteiler 19 mittels eines Sensors 16 gemessenen Druckes ausschließlich über die in der weiteren Ableitung 13 angebrachte und von der Regeleinheit 15 angesteuerte Drosselvorrichtung 14 verwirklicht ist. In der Ableitung 6 ist ein Ventil angebracht, daß in bekannter Weise als Handventil (manuelle Betätigung) oder als Stellventil (Betätigung mittels eines Regelkreises) ausgeführt sein kann.

[0033] Durch diese oben dargestellten Ausgestaltungen der Regelung ist es möglich, in beiden Regelkreisen verhältnismäßig einfache drehzahlgeregelte Pumpen und Drosselventile einzusetzen und trotzdem eine hohe Regelgüte zu erreichen.

[0034] Zusätzlich ist durch diese Erfindung insgesamt eine Regelvorrichtung und ein Verfahren zur Regelung des Druckes in der Stoffauflaufdüse eines Stoffauflaufes einer Papier- oder Kartonmaschine dargestellt, welche es erlauben, eine sehr feine Korrektur des Druckes in der Stoffauflaufdüse und damit des Durchsatzes an Faserstoffsuspension durch einen Stoffauflauf vorzunehmen.

Bezugszeichenliste

[0035] 

1

Stoffauflauf

2, 2.1, 2,2

Verteilvorrichtung

3

Querverteiler

4

Turbulenzerzeuger

5

Stoffauflaufdüse

6

Ableitung (Rezirkulationsleitung)

7, 7.1, 100

Faserstoffsuspension

7.2, 101

Siebwasser

8, 8.1; 8.2

Zuleitung

9, 9.1, 9.2

Drehzahlgesteuerte Pumpe

10, 16, 16.1, 16.2

Sensor

11, 15, 15.1, 15.2

Regeleinheit(PIC)

12, 12.1, 12.3

Regeleinheit (SIC)

12.2

Regeleinheit (FIC)

13, 13.1, 13.2

Weitere Ableitung

14, 14.1, 14.2

Drosselvorrichtung

17.1-17.5

Zufuhrleitungen für die Faserstoffsuspensionen

18.1-18.5

Zufuhrleitungen für die Siebwasserstränge

19

Zentralverteiler

20

Durchflußmesser

Ansprüche

1. Regelvorrichtung zur Regelung, vorzugsweise zur Feinregelung, des Druckes in einem mit einer Stoffauflaufdüse (5) eines Stoffauflaufes (1) einer Papier- oder Kartonmaschine hydraulisch verbundenen Raum, mit mindestens einer Zuleitung (8) für eine Faserstoffsuspension (100), mindestens einer Verteilvorrichtung (2) für die Faserstoffsuspension (100) und mindestens einer Ableitung (6) für die überschüssige Faserstoffsuspension (100) aus der Verteilvorrichtung (Rezirkulationsleitung) (2), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Sensor (10) zur Messung des Druckes in dem mit der Stoffauflaufdüse (5) hydraulisch verbundenen Raum vorgesehen ist und sich in der mindestens einen Zuleitung (8) mindestens eine von dem mindestens einen Sensor (10) beaufschlagte und drehzahlgeregelte Pumpe (Stoffauflaufpumpe) (9) befindet, die durch Änderung ihrer Drehzahl den zeitlichen Verlauf des Druckes in der Stoffauflaufdüse (5) regelt.

2. Regelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßort des mindestens einen Sensors (10) in der Stoffauflaufdüse (5) selbst liegt.

3. Regelvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßort des mindestens einen Sensors (10) in der mindestens einen Zuleitung (8) liegt.

4. Regelvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßort des mindestens einen Sensors (10) in der mindestens einen Ableitung (Rezirkulationsleitung) (6) liegt.

5. Regelvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßort des mindestens einen Sensors (10) in der mindestens einen Verteilvorrichtung (2) liegt.

6. Regelvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der mindestens einen Verteilvorrichtung (2, 2.1, 2.2) und/oder mindestens einen Zuleitung (8, 8.1, 8.2) mindestens eine weitere Ableitung (13, 13.1, 13.2) mit mindestens einer von dem mindestens einen Sensor (16, 16.1, 16.2) beaufschlagten Drosselvorrichtung (14, 14.1, 14.2) befindet, die durch Öffnen und Schließen den zeitlichen Verlauf des Druckes in der Stoffauflaufdüse (5) regelt.

7. Regelvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Sensor (16, 16.1, 16.2) zur Messung des Druckes in der mindestens einen Verteilvorrichtung (2, 2.1, 2.2) vorgesehen ist und sich in der mindestens einen Verteilvorrichtung (2, 2.1, 2.2) und/oder mindestens einen Zuleitung (8, 8.1, 8.2) mindestens eine weitere Ableitung (13, 13.1, 13.2) mit mindestens einer von dem mindestens einen weiteren Sensor (16, 16.1, 16.2) beaufschlagten Drosselvorrichtung (14, 14.1, 14.2) befindet, die durch Öffnen und Schließen den zeitlichen Verlauf des Druckes in der Stoffauflaufdüse (5) regelt.

8. Regelvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitfilter vorgesehen ist, welches ausschließlich Störungen mit einer Zeitkonstante t von größer gleich einer halben Sekunde, vorzugsweise einer Sekunde, zur Feinregelung zuläßt.

9. Regelvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der weiteren Ableitung (13) ein Stellventil vorgesehen ist.

10. Regelvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Verteilvorrichtung (2) ein Querverteiler (3) ist.

11. Regelvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Verteilvorrichtung (2) ein Zentralverteiler (19) ist.

12. Regelvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie einem Einschichtstoffauflauf zugeordnet ist.

13. Regelvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie einem Mehrschichtstoffauflauf zugeordnet ist.

14. Verfahren zur Regelung, vorzugsweise zur Feinregelung, des Druckes in einem mit einer Stoffauflaufdüse (5) eines Stoffauflaufes (1) einer Papier- oder Kartonmaschine hydraulisch verbundenen Raum, mit mindestens einer Zuleitung (8) für eine Faserstoffsuspension (100), mindestens einer Verteilvorrichtung (2) für die Faserstoffsuspension (100) und mindestens einer Ableitung (6) für die überschüssige Faserstoffsuspension (100) aus der Verteilvorrichtung (Rezirkulationsleitung) (2), wobei das Verfahren mindestens die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

14.1. Messung des Druckes in mindestens einem mit der Stoffauflaufdüse (5) hydraulisch verbundenen Raum, vorzugsweise in der Stoffauflaufdüse (5),

14.2. Regelung der Drehzahl der mindestens einen in der Zuleitung (8) für die Faserstoffsuspension (100) angebrachten Pumpe (Stoffauflaufpumpe) (9) in Abhängigkeit vom gemessenen Druck.

15. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Stoffauflaufdüse (5) gemessen wird.

16. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der mindestens einen Zuleitung (8) gemessen wird.

17. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der mindestens einen Ableitung (Rezirkulationsleitung) (6) gemessen wird.

18. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der mindestens einen Verteilvorrichtung (2) gemessen wird.

19. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf des Druckes in der Stoffauflaufdüse (5) auch durch Öffnen und Schließen mindestens einer in mindestens einer weiteren, in der mindestens einen Verteilvorrichtung (2, 2.1) und/oder mindestens einen Zuleitung (8, 8.1) integrierten Ableitung (13, 13.1) angebrachten Drosselvorrichtung (14, 14.1), die von dem mindestens einen Sensor (10) beaufschlagt wird, geregelt wird.

20. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf des Druckes in der Stoffauflaufdüse (5) auch durch Öffnen und Schließen mindestens einer in mindestens einer weiteren, in der mindestens einen Verteilvorrichtung (2, 2.1, 2.2) und/oder mindestens einen Zuleitung (8, 8.1, 8.2) integrierten Ableitung (13, 13.1, 13.2) angebrachten Drosselvorrichtung (14, 14.1, 14.2), die von mindestens einem weiteren, in der mindestens einen Verteilvorrichtung (2, 2.1, 2,2) angebrachten Sensor (16, 16.1, 16.2) beaufschlagt wird, geregelt wird.

21. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß von der Feinregelung ausschließlich Störungen mit einer Zeitkonstante t von größer gleich einer halben Sekunde, vorzugsweise einer Sekunde, geregelt werden.

22. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung der weiteren Ableitung (13) durch ein Stellventil vorgenommen wird.

23. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Verteilvorrichtung (2) mindestens ein Querverteiler (3) für die Faserstoffsuspensionszuführung und/oder für eine gegebenenfalls vorhandene Siebwasserzuführung verwendet wird.

24. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Verteilvorrichtung (2) mindestens ein Zentralverteiler (19) für die Faserstoffsuspensionszuführung und/oder für eine gegebenenfalls vorhandene Siebwasserzuführung verwendet wird.

25. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß es auf einen Einschichtstoffauflauf angewendet wird.

26. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß es auf einen Mehrschichtstoffauflauf angewendet wird.

Zeichnung