确定制造纤维料幅的机器的抽吸辊子的污染的方法和装置
1.本发明涉及一种确定制造纤维料幅的机器的抽吸辊子的污染的方法和装置。
2.在制造纤维料幅，尤其纸幅时，在不同的位置上使用抽吸的辊子。
3.其通常包括至少部分穿孔并可围绕其纵轴线旋转的辊套，以及用于施加环境和辊子的内部空间之间的压差的装置。抽吸辊子一方面可以将纤维料幅固持在确定的网毯上或将其转移到网毯上。在其他应用中，抽吸辊子也用于幅面的脱水。在此，水从幅面通过网毯被吸到辊子内部。然而大量杂质也以此与水一起被吸走。这些杂质可以是例如纸浆纤维，也可以是填料和细料。随着抽吸辊子运行时间的延长，辊套的孔由此完全或部分地被堵塞。由于抽吸口的这种污染，抽吸辊子的性能不断下降，直至不再能实现辊子的无故障运行。
4.因此在现有技术中，尤其文献de 10 2008 002 259建议给抽吸辊子配设清洁装置。该清洁装置设置用于通过高压下的清洁介质清洁辊子的抽吸孔。然而正如同一文献所述，这种清洁在设施正在运行时是不可行的。因此只有在机器停机时才进行清洁。
5.现有技术的缺点在于，运营者没有是否或何时需清洁抽吸辊子的信息。因此以规律的间隔进行清洁，更确切地说通常在本来就需要的停机时进行清洁。为了可靠避免由于污染引起的干扰，运营者因此必须比由于实际污染而真正需要的时间更早和更频繁地进行清洁。这导致了更高的成本和人员花费以及清洁介质消耗的增加。
6.因此本发明要解决的技术问题是进一步改进现有技术，使抽吸辊子的清洁间隔延长并避免不必要的清洁。
7.本发明要解决的另外的技术问题是能够可靠地确定抽吸辊子的污染。
8.通过根据权利要求1的特征部分的方法以及根据权利要求8的特征部分的装置完全解决了上述技术问题。在从属权利要求中描述了有利设计方案。
9.在方法方面，上述技术问题通过一种确定用于制造纤维料幅，尤其纸、纸板、纸巾或纸浆幅的机器的抽吸辊子的污染的方法解决，所述方法包括以下步骤。
10.a.)用流体穿流辊套的测量面a，其中，流体的压力或穿流速度保持恒定。
11.b.)确定特征量k，其中，在以恒定压力穿流时特征量k由产生的穿流速度构成，在以恒定穿流速度测量时特征量k由产生的压降构成。
12.c.)提供一个或多个参考量。
13.d.)通过将特征量k与一个或多个参考量进行比较，确定抽吸辊子的污染程度。
14.在本技术的范畴中，表面a或表面ai的面积应分别理解为辊套的柱形的壁的弯曲的面。
15.穿流速度在此是每单位时间流动穿过测量面的体积，例如单位是mm3/mm2/s。
16.确定污染程度的确切方式可以适配于相应使用者的需要。
17.可以有利地以如下方式确定污染程度：该污染程度值位于0和1之间，其中，例如
″0″
代表未污染，
″1″
代表完全被污染。
18.步骤c)和d)的可行的设计方案可以是：
19.c1.)提供参考量k0，其说明针对未被污染的抽吸辊子的特征量的值。
20.d1.)在使用特征量的值k-k0的差或k/k0的商确定抽吸辊子的污染程度。
21.对此可行的例子是如下确定污染程度v：
[0022][0023]
其中，k0是未被污染的辊子的穿流速度，k是穿流速度的实际测得的值。
[0024]
另一种可行的例子是如下确定污染程度v：
[0025][0026]
相较于第一个例子，对于这种计算，穿流速度的轻微下降对计算出的污染程度影响相对较小。
[0027]
另一种有利的备选方案可以是，通过在有针对地污染的孔处的测量，来测量参考量。因此可以产生孔图案，其完全或大部分与待测量的辊子的孔图案一致。为了产生参考量，例如对于50％的污染，可以堵塞测量面的50％的孔，然后在这个面上进行测量并且得到参考量k
50％
。若对不同的污染程度重复该测量，就得到一组参考量(如k
15％
、k
25％
、k
50％
)。通过将特征量k与参考量或与这些参考量的适当内插/外推进行比较，可以确定污染程度。为了在质量上很好地确定污染程度，有利的是使用2、3、4或更多的参考量。
[0028]
所示的例子也可以用于压降并且不是对本发明的限制，而只是示例性说明用于根据测量值确定污染程度的多种可行性。
[0029]
所述方法的一大优点是，以此可以在不从机器上拆出的情况下评估抽吸辊子的污染。这种穿流测量只需要几分钟的时间，因此无论机器停机时间有多短，都能用非常少的耗费进行。因此运营者可以有规律地监视抽吸辊子的污染发展情况。因此仅当辊子的污染程度达到临界值时，才对辊子进行清洁。该临界值可以根据生产的纸类型和原料质量而不同。备选的是也可以连续地清洁，以便污物不会硬化而在不拆出辊子的情况下实际上不能再清洁。
[0030]
如今，在停机并且辊子安装在机器中时，污染最多只能目测估计。但在此，测量人员是可能出现错误估计的重要因素，并且通常不提供稳定的估计，而是受当天条件影响。同样，多个人员有不同的主观感受，并且因此会能提供可能非常不同的结果或估计。
[0031]
相较于由运营人员对抽吸辊子的仅仅视觉上的检查，根据本发明一方面的方法还具有进一步的大优点，即所述方法确定抽吸孔的穿流性的实际上的降低。仅仅观察抽吸孔的上侧或下侧不能给出关于辊套的有时深达100mm的孔的中心区域中的污染的情况。
[0032]
因为抽吸辊子不一定均匀地被污染，所以有利的是，多次(n次)执行步骤a)和b)。所述步骤例如可以重复至少4次，至少8次或至少16次。测量在此分别在测量面ai(i＝1，...n)处进行，由此确定量ki。所述面ai在此可以全部是不相交的，但或者可以是至少部分重叠的。在此可以以ki的平均值形成特征量k。在此适宜的是算术平均值是，但也可以形成其他的均值，例如加权的平均值，某些测量位置的权重比其他测量位置高。
[0033]
流体优选是气体，尤其空气。
[0034]
在所述方法的有利设计方案中可以规定，在压力不变的情况下进行穿流，并且该压力在20[pa]至200[pa]之间，尤其在50[pa]至150[pa]之间选择。
[0035]
在所述方法另外的有利设计方案中可以规定，在穿流速度不变的情况下进行穿
流，其中，该速度在250[mm3/mm2/s]至2000[mm3/mm2/s]之间，尤其在500[mm3/mm2/s]至1000[mm3/mm2/s]之间选择。
[0036]
优选地可以规定，测量面a或在多次测量的情况下至少一个测量面ai，尤其所有的测量面ai具有小于4000mm2，尤其在2000mm2至3000mm2之间的面积。
[0037]
测量面过大的缺点是，尤其在辊子不太被污染时，相对大量的流体流过该测量面。这导致测量设备必须覆盖从重度污染的辊子中的
″
几乎没有穿流
″
到非常大的穿流量之间的非常宽的测量范围。这使得测量设备更复杂并且因此更贵。
[0038]
但另一方面，测量面的尺寸不应小于1000mm2，甚至2000mm2，以便测量面尤其在例如5mm的较大孔直径时，仍然包括足够数量的抽吸孔。在这方面在申请人的试验中已被证明最佳的是2000mm2至3000mm2之间的范围。
[0039]
此外有利的是，通过将特征量k与一个或多个参考量进行比较，算出抽吸辊子的剩余运行时间r，从而确定污染程度。
[0040]
剩余运行时间r即在由于污染过重而必须被更换之前，抽吸辊子还能无风险地运行的时间段，可以是呈现抽吸辊子的污染程度的有利方式。对可靠的剩余运行时间r的了解对运营者非常重要，因为他可以用很少的花费决定，例如抽吸辊子是否必须在设施当前停机时就得拆除和维护，还是以此仍可以在设施的下一次根据计划的维护停机时被维护。
[0041]
尤其在确定剩余运行时间时有利的是，没有专门的测量地确定相关的一个或多个参考量，例如通过计算和/或模拟确定相关的一个或多个参考量。例如以此可以非常快地对抽吸辊子的剩余运行时间做出说明，而对此没有事先如上所述地确定参考量。
[0042]
为此一种可行方案是，针对已知的辊子的几何形状和其孔图案，通过流动模拟确定用于未被污染的抽吸辊子的穿流的参考量k0％。这种模拟可以利用目前的技术以较少的花费实现，必要时可以通过进行污染测量的维护人员直接在现场进行。
[0043]
此外可行的是，确定另外的参考量kmax，其表明辊子还可运行直至哪个穿流速度或压降。在此可行的是，使用由客户定义的极限，该极限根据对机器运行能力和由此产生的辊子的拆除的经验定义或测量。
[0044]
然后，通过将测得的特征量k与k0％和kmax进行比较，可以算出剩余运行时间r。例如可以将线性的污染程度曲线作为基础。如果从装入或清洗抽吸辊子以来已经过了
″n″
天，则剩余运行时间r可以计算如下：
[0045][0046][0047]
在此，r的这种计算只是示例性表明如何执行该方法。然而本发明并不限于确定r的这种方式。
[0048]
在装置方面，上述技术问题通过一种确定用于制造纤维料幅，尤其纸、纸板、纸巾或纸浆幅的机器的抽吸辊子的污染的装置解决，该装置包括流体源，所述流体源设置用于提供具有恒定压力或恒定穿流速度的流体，所述装置还包括用于确定流体的穿流速度和/或压降的测量器件和计算单元，其中，所述装置设置用于执行根据上述权利要求之一所述的方法。
[0049]
在所述装置的优选设计方案中可以规定，所述装置包括具有第一入口和第一出口的第一连接件，流体可以从第一入口到第一出口穿流所述第一连接件，其中，第一入口与流体源连接或可与流体源连接，并且第一出口这样成形，即第一出口能放置在柱形的第一辊套上并在那里包围测量面a。
[0050]
这种连接件可以通过出口的弯曲形状确保来自压力源的流体仅仅被导引穿过辊套的孔。为此尤其有利的是，在出口处设置密封件，以将连接件的内部相对于环境密封。若连接件由软的材料例如橡胶制成，则出口的边缘本身可以提供密封件。然而也可以安装其他合适的密封装置。备选地或者额外地有利的是，边缘本身具有一定的厚度，所述厚度是最大抽吸孔的直径的至少75％，有利的是至少100％，尤其超过最大抽吸孔的直径的150％，以防止空气渗入。在通常的孔直径为约5mm的情况下，大于5mm，尤其大于7mm的壁厚是有利的。但10mm或更大的壁厚也是可行的。
[0051]
出口的弯曲形状还实现了，已经为其他目的而存在的标准设备可以作为压力源和测量器件使用。这种设备例如可以是瑞士公司
″
textest
″
的透气测试仪fx 3345，它是为测量污染的过滤材料而研发的。
[0052]
为了简化标准设备的使用适宜的是，第一连接件可拆卸地与流体源连接。
[0053]
这种连接件例如可以方便和低成本地通过增材方法制造。由于连接件除了流体穿流以外不承受另外的负载，因此对使用的材料不必有特别高的要求。它可以由塑料制成。原则上简单和廉价的3d打印机也可用于制造。
[0054]
在一些应用中有利的是，在第一连接件内部设置阻流元件，尤其网格或过滤元件。例如若所选的流体源尺寸设计过大使得它提供具有过高压力的流体，则这可以通过适当选择的过滤元件适当地调整。为此的例子是上述用于滤纸的测量设备。其提供具有压力的流体(空气)，在滤纸堵塞时，所述压力导致安装的测量器件的测量范围中的穿流量。在抽吸辊子具有明显较小的流阻时，该压力会导致明显更大的、可能超出测量范围的穿流量。通过在连接件中设置阻流元件可以增加流阻，并且以此降低穿流量。在此有利的是要注意，元件在其结构方面尽可能均匀地在表面上出现，以便不出现可能的湍流或类似物使测量结果失真或削弱的可能性。
[0055]
尤其有利的是，阻流元件在需要时简单地从连接件去除和再装入，或者说可以替换备选的阻流元件。这也扩展了所建议的装置的应用范围。
[0056]
备选或者额外有利的是，设置有带有第二入口和第二出口的第二连接件，其中，作为第一入口的补充或备选，第二入口与流体源连接或者能与流体源连接，并且其中，第二出口这样成形，即第二出口能放置在柱形的第二辊套上并在那里包围测量面a，其中，柱形的第二辊套尤其具有不同于柱形的第一辊套的直径。
[0057]
下面根据未按比例绘制的示意图进一步阐述本发明。
[0058]
图1示意性示出根据本发明的一方面的装置，
[0059]
图2a和图2b示出针对本发明的不同方面的试验结果。
[0060]
图1中所示的用于确定抽吸辊子的污染的装置具有流体源1，流体源提供具有压力p和穿流速度的流体，尤其空气。流体通过所述装置被导引通过辊套3的孔3a形式的开口3a。在此压力可以保持恒定，由此产生的穿流速度可以通过在此未示出的测量器件确定。备选的是，在穿流速度恒定时也可以确定所产生的压降。以此确定的特征量k可以接着与针对
未被污染的辊子的参考量k0比较，并且由此可以确定污染程度。
[0061]
此外，所述装置具有连接件2、尤其第一连接件2。其具有入口10和出口20。该连接件2通过其入口10与流体源1连接。连接件2可以被流体穿流。出口20成形为使得它可以放置在筒形的辊套3上。该出口20围出测量面a并且防止介质进入环境中。这确保流体仅通过辊套3的开口3a流动。此外可以在出口20的边缘设置密封件，用于将连接件2的内部相对于环境密封。在特别优选的设计方案中，出口20的边缘本身可以用作密封件。出口的边缘例如可以由软的材料，尤其橡胶制成。备选地或者额外地，也有利的是，边缘本身具有一定的厚度，所述厚度是最大抽吸孔的直径的至少75％，有利的是至少100％，尤其超过最大抽吸孔的直径的150％。在通常的孔直径为约5mm的情况下，大于5mm，尤其大于7mm的壁厚是有利的。但10mm或更大的壁厚也是可行的。
[0062]
图2a和图2b示出两个系列测量的试验结果。对于图2a中的结果，提供具有100pa的恒定压力的流体，并确定了所产生的穿流速度。对于图2b中的结果，提供具有0.5m3/m2/s(相当于500mm3/mm2/s)的恒定的穿流速度的流体，并测量了所产生的压降。两个系列试验分别针对具有不一样深的孔(97mm以及26mm)的辊子。此外还使用开始所述方法，除了在未被污染的辊子(0％)上的测量，还在其中孔封闭15％/50％/75％的同一辊子上进行测量。
[0063]
图表示出，在两种情况中不同的污染导致的测量值的差别显著大于测量值的标准偏差。
[0064]
通过分别对四个测量值的内插现在可以创建一个内插函数，它在污染程度(
″
堵塞
″
)和测得的特征量之间建立函数关系。这种函数关系例如可以存储在计算单元中，然后该计算单元由当前测得的、特征量的值确定污染程度。