DE102011083653A1

DE102011083653A1 - Messvorrichtung und Messverfahren zur Messung von Bahneigenschaften

Info

Publication number: DE102011083653A1
Application number: DE201110083653
Authority: DE
Inventors: Oliver Kaufmann; Ingolf Cedra; Thomas Ischdonat
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-03-28
Also published as: WO2013045326A3; WO2013045326A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Ermittlung von Materialbahneigenschaften einer bewegten Materialbahn (4), insbesondere Faserstoffbahn wie eine Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, umfassend zumindest ein Sensorträger (2) und eine Traversiervorrichtung (6), mittels der der zumindest eine Sensorträger (2) quer zur Laufrichtung der Materialbahn (4) bewegbar ist, wobei auf dem zumindest einem Sensorträger (2) mindestens zwei Sensoren (5) angeordnet sind, die derart positioniert sind, dass bei der traversierenden Bewegung immer mit zumindest einem Sensor (5) die Materialbahneigenschaften ermittelbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung sowie ein Messverfahren zur Ermittlung von Materialbahneigenschaften einer bewegten Materialbahn, insbesondere einer Faserstoffbahn wie eine Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, umfassend zumindest einen Sensorträger und eine Traversiervorrichtung, mittels der der zumindest eine Sensorträger quer zur Laufrichtung der Materialbahn bewegbar ist.
Derartige Messvorrichtungen zur Messung von Faserstoffbahneigenschaften sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt.
Die Traversiervorrichtung kann als einseitige Traverse oder aber auch als O- oder U-Rahmen ausgeführt sein. An der Traversiervorrichtung können verschiedene Sensoren angebracht sein, die zur Messung der unterschiedlichen Materialbahneigenschaften geeignet sind.
So sind auch Sensoren bekannt, bei denen der Sensor an einem Sensorträger angebracht ist. Der Sensorträger ist gegenüber der Traverse frei beweglich aufgehängt, so dass dieser mittels eines Luftkissens über der Materialbahn in der Schwebe gehalten werden kann. Da sich die Wirkung des Luftkissens beim Überfahren der Randbereiche ändert und sich dadurch der Sensorträger aus seiner idealen Messposition herausbewegt, sind die Messergebnisse in den Randbereichen sehr ungenau.
Aber insbesondere im Randbereich ist es wichtig eine genaue Messung zu erreichen, da viele Störungen, wie z.B. Bahnrisse, von Problemen im Randbereich ausgehen.
Eine Wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren vorzuschlagen, mit dem insbesondere auch die Materialbahneigenschaften der Materialbahnrandbereiche gemessen werden können.
Die Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie dem Verfahren nach Anspruch 7 gelöst.
Es wird eine Vorrichtung entsprechend der Eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei der auf dem zumindest einen Sensorträger mindestens zwei Sensoren angeordnet sind, die derart positioniert sind, dass bei der traversierenden Bewegung immer mit zumindest einem Sensor die Materialbahneigenschaften zuverlässig ermittelbar sind.
Im Interesse eines möglichst guten Messergebnisses sind die Sensoren zumindest so weit voneinander beabstandet, dass die von den Sensoren erfassbaren Materialbahnbereiche im Wesentlichen keine überschneidenden Bereiche aufweisen.
Weiterhin sind die Sensoren vorzugsweise auf einer Achse in Traversierrichtung angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Traversiervorrichtung zwei Sensorträger zwischen denen die Materialbahn hindurchführbar ist. In dieser Ausführung sind die Sensoren zweiteilig ausgeführt und die Messung erfolgt durch die Materialbahn (4) hindurch. Bei der Traversiervorrichtung handelt es sich in dieser Ausführung um eine O-Rahmentraversiervorrichtung oder um eine U-Rahmentraversiervorrichtung. In beiden Fällen werden die Sensorträger synchron zueinander bewegt.
Die verwendeten Sensoren können Mikrowellensensoren, bestehend aus einem Resonator und einem Referenzelement, sein. Mittels der Mikowellensensoren auf den Sensorträgern kann besonders vorteilhaft das Flächengewicht einer Materialbahn gemessen werden.
Unabhängig von der Ausführung ist zwischen der Materialbahn und dem mindestens einem Sensorträger ein regelbares Luftkissen erzeugbar und der mindestens eine Sensorträger ist gegenüber der Traversiervorrichtung beweglich gelagert. Wobei bei der Verwendung von Mikowellensensoren der Abstand zwischen den Sensorträgern gemessen wird und mittels der Abstandsmessung die Luftkissendicken der Luftkissen geregelt wird.
Des Weiteren zeichnet sich das vorgeschlagene Verfahren dadurch aus, dass der mindestens eine Sensorträger, mit mindestens zwei darauf angebrachten Sensoren, bei der traversierenden Bewegung mindestens so weit über den Rand der Materialbahn hinausbewegt wird, bis nur noch einer der Sensoren die Materialbahneigenschaften ermitteln kann.
Im Interesse einer möglichst großen Messgenauigkeit sind die Sensoren (5) zumindest so weit voneinander beabstandet, dass diese im Wesentlichen unterschiedliche Materialbahnbereiche erfassen.
Weiterhin wird vorgeschlagen die Sensoren auf einer Achse in Traversierrichtung anzuordnen und derart zu schalten, dass immer zumindest ein Sensor misst.
In einer Vorteilhaften Ausführung sind an der Traversiervorrichtung zwei Sensorträger angebracht zwischen denen die Materialbahn hindurch geführt wird und die Sensoren sind zweiteilig ausgeführt, so dass die Messung durch die Materialbahn hindurch erfolgt.
Die zweiteilig ausgeführten Sensoren können Mikrowellensensoren, bestehend aus einem Resonator (8) und einem Referenzelement (9), sein, mit denen das Flächengewicht der Materialbahn gemessen wird.
Zur kontaktlosen Lagerung des mindestens einen Sensorträgers ist ein regelbares Luftkissen vorgesehen mittels dem der Abstand (a, b) zwischen Sensor/ Sensorkomponente (8, 9) und Materialbahn (4) konstant gehalten wird/werden.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Traversiervorrichtung dann die Traversierrichtung wechselt, wenn zumindest ein Sensor im Randbereich die Materialbahn nicht mehr erfassen kann.
Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.
In diesen zeigen:
1a, 1b eine Messvorrichtung entsprechend dem Stand der Technik und deren Verhalten beim Überfahren des Randbereiches der Materialbahn
2 eine erfindungsgemäße Messvorrichtung
3 Draufsicht auf einen Sensorträger
1 zeigt eine Messvorrichtung entsprechend dem Stand der Technik und deren Verhalten beim Überfahren des Randbereiches der Materialbahn.
In 1A ist die Messvorrichtung auf einer Position inmitten der Materialbahn dargestellt. An der Traversiervorrichtung 6 sind die Sensorgehäuse 10 derart befestigt, dass diese mittels der Traversiervorrichtung 6 quer zur Bewegungsrichtung der Materialbahn 4 bewegt werden können. Dabei erfolgt die Bewegung der beiden Sensorgehäuse 10 immer synchron zueinander, so dass die Sensorkomponenten 8, 9 auf den Sensorträgern 2 immer zueinander ausgerichtet sind.
Bei dem Sensor bzw. Sensorkomponenten 8, 9 handelt es sich in diesem Fall um einen Mikrowellensensor, der aus einem Resonator 8 und einem Referenzelement 9 besteht. Um eine störungsfreie Messung zu gewährleisten, werden die Sensorelemente 8, 9 auf den Sensorträgern 2 mittels Luftkissen 3 von der Materialbahn 4 beabstandet.
Dieses Luftkissen 4 ist derart geregelt, dass der Abstand a, b zwischen Materialbahn 4 und Sensorelementen 8, 9 auf ein Minimum reduziert werden kann ohne dabei die Materialbahn zu berühren. Bei einer Messung mit Mikrowellen kommt es darauf an, dass der Abstand zwischen den Sensorelementen möglichst gering ist und keinen großen Schwankungen unterliegt, da ansonsten die Messwerte zu ungenau werden. Zur Sicherstellung des Abstandes zwischen den Sensorträgern 2 ist auf diesen eine Abstandsmessvorrichtung 11 angebracht, mittels der der Abstand zwischen den Sensorträgern gemessen werden kann. So kann einmal das Luftkissen geregelt werden und anderseits der Einfluss des Abstandes auf den Messwert herausgerechnet werden.
In 1b befinden sich die Sensorträger bzw. die Sensorgehäuse auf einer Querrichtungsposition auf der der Materialbahnrand schon teilweise überfahren wurde. Die Materialbahn wird nur noch von einem Teil der Sensorträger 2 überdeckt und die geänderten Verhältnisse bewirken, dass sich die Luftkissen 3 ändern. Durch die geänderten Druckverhältnisse geraten die Sensorträger 2 in eine Schräglage. Diese extremen Änderungen der Verhältnisse können auch mittels einer Regelung des Luftkissens nicht mehr ausgeglichen werden. Durch die Schieflage der Sensorträger 2 ändern sich die Abstände a, b und die Messung wird derart ungenau, dass die Messwerte nicht mehr brauchbar sind.
Aber insbesondere im Randbereich sind genaue Messungen erforderlich, um sicherzustellen, dass die Materialbahn, zum Beispiel eine Faserstoffbahn wie eine Papier- oder Tissuebahn, die richtige Zusammensetzung aufweist, um z.B. die Gefahr des Materialbahnabrisses zu minimieren.
In 2 ist eine Messvorrichtung 1 entsprechend der Erfindung dargestellt. Auf den Sensorträgern 2 sind zwei Sensoren bzw. zwei Mikrowellensensoren positioniert. Die beiden Mikrowellensensoren bestehend aus jeweils zwei Sensorelementen, Resonator 8 und Referenzelement 9. Die beiden Sensoren sind so weit voneinander beabstandet, dass sich ihre Messungen nicht beeinflussen. In der gezeigten Darstellung sind die beiden Sensoren in Bewegungsrichtung der Traversiervorrichtung 6 voneinander beabstandet.
Werden die Sensorträger 2 nun über die Materialbahnenden hinaus bewegt, wird das Luftkissen wie im Stand der Technik derart beeinflusst, dass die Sensorträger 2 aus ihrer Idealposition hinaus bewegt werden. Auch hier ändern sich die idealen Abstände a, b derart, dass die Messung der Sensoren beeinflusst wird. Es hat sich aber gezeigt, dass der Sensor, der sich noch im Bereich der Materialbahn befindet, ausreichend gute Messergebnisse liefert.
3 zeigt die Messvorrichtung 1 im Schnitt auf die Materialbahn 4 von oben gesehen. Die beiden Sensoren bzw. Sensorkomponenten sind auf einer Achse in Traversierrichtung angeordnet. Zudem ist die Anordnung der Abstandssensoren 11 gezeigt. Mittels der Abstandssensoren 11 werden die Luftpolster 3 geregelt, so dass der Abstand zwischen den Sensorträgern konstant gehalten wird. In der gezeigten Position kann nur noch der rechte Sensor die Materialbahn erfassen. Die Steuerung des Traversiervorrichtung kann aufgrund der beiden Messungen der Sensoren gesteuert/geregelt werden. Sobald der Rand der Materialbahn erreicht ist, liefert ein Sensor keine brauchbaren Messergebnisse mehr und die Traversierrichtung c wird geändert.
Bezugszeichenliste

1: Messvorrichtung
2: Sensorträger
3: Luftkissen
4: Materialbahn
5: Sensor
6: Traversiervorrichtung
7: Laufrichtung (5)
8: Resonator
9: Referenzelement
10: Sensorgehäuse
11: Abstandsmessvorrichtung
a/b: Abstand zur Materialbahn
c: Traversierrichtung
d: Laufrichtung Materialbahn

Claims

Messvorrichtung zur Ermittlung von Materialbahneigenschaften einer bewegten Materialbahn (4), insbesondere Faserstoffbahn wie eine Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, umfassend zumindest einen Sensorträger (2) und eine Traversiervorrichtung (6), mittels der der zumindest eine Sensorträger (2) quer zur Laufrichtung der Materialbahn (4) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zumindest einem Sensorträger (2) mindestens zwei Sensoren (5) angeordnet sind, die derart positioniert sind, dass bei der traversierenden Bewegung immer mit zumindest einem Sensor (5) die Materialbahneigenschaften ermittelbar sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5) zumindest so weit voneinander beabstandet sind, dass die von den Sensoren (5) erfassbaren Materialbahnbereiche im Wesentlichen keine überschneidenden Bereiche aufweisen.
Messvorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5) auf einer Achse in Traversierrichtung angeordnet sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Traversiervorrichtung (6) zwei Sensorträger (2) umfasst zwischen denen die Materialbahn hindurchführbar ist und die Sensoren (5) zweiteilig ausgeführt sind, wobei die Messung durch die Materialbahn (4) hindurch erfolgt.
Messvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5) Mikrowellensensoren, bestehend aus einem Resonator (8) und einem Referenzelement (9), sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Materialbahn (4) und dem mindestens einem Sensorträger (2) ein regelbares Luftkissen (3) erzeugbar ist, mit dem der Abstand (a, b) zwischen Sensorträger (2) und Materialbahn (4) regelbar ist und der mindestens eine Sensorträger (2) gegenüber der Traversiervorrichtung (6) beweglich gelagert ist.
Messverfahren zur Ermittlung von Materialbahneigenschaften einer bewegten Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn wie eine Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, mit einer Messvorrichtung (1) umfassend mindestens einen Sensorträger und eine Traversiervorrichtung, mittels der der mindestens eine Sensorträger quer zur Laufrichtung der Materialbahn bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem mindestes einem Sensorträger (2) mindestens zwei Sensoren (6) angeordnet sind, wobei der Sensorträger (2) bei der traversierenden Bewegung mindestens so weit über den Rand der Materialbahn hinausbewegt wird, bis nur noch einer der Sensoren die Materialbahneigenschaften ermitteln kann.
Messverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5) zumindest so weit voneinander beabstandet sind, dass diese im Wesentlichen unterschiedliche Materialbahnbereiche erfassen.
Messverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5) auf einer Achse in Traversierrichtung angeordnet sind und derart geschaltet werden, dass immer zumindest ein Sensor (5) misst.
Messverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Traversiervorrichtung (6) zwei Sensorträger (2) umfasst zwischen denen die Materialbahn hindurch geführt wird und die Sensoren (5) zweiteilig ausgeführt sind, so dass die Messung durch die Materialbahn (4) hindurch erfolgt.
Messverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5) Mikrowellensensoren, bestehend aus einem Resonator (8) und einem Referenzelement (9), sind, mit denen das Flächengewicht der Materialbahn gemessen wird.
Messverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Materialbahn (4) und dem mindestens einem Sensorträger (2) ein regelbares Luftkissen (3) erzeugt wird, mit dem der Abstand (a, b) zwischen Sensorträger (2) und Materialbahn (4) geregelt wird und der mindestens eine Sensorträger (2) gegenüber der Traversiervorrichtung (6) beweglich gelagert ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Traversiervorrichtung dann die Traversierrichtung wechselt, wenn ein Sensor im Randbereich die Materialbahn keine Materialbahn mehr erfassen kann.