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Messeinrichtung zur Feststellung des Flächengewichtes bewegter Bahnen
Bei der Herstellung von Bahnen aus Zellstoff, Karton oder Papier od. ähnl. im kontinuierlichen Her- stellungsgang hergestellten Bändern ist es von besonderer Wichtigkeit, den Feuchtigkeitsgehalt und das
Flächengewicht der Bahn stetig zu messen, um aus dieser Messung die Gleichförmigkeit des Erzeugnisses sicherstellen zu können.
Da der Feuchtigkeitsgehalt und das Flächengewicht dieser Bahnen sowohl in der Laufrichtung der Bahn als auch quer dazu erheblichen Schwankungen unterliegt, ist es von besonderer Bedeutung, eine Einrichtung zu besitzen, die es ermöglicht, auch die Schwankungen der Messwerte quer zur Laufrichtung ständig zu ermitteln.
Für die Feuchtigkeitsmessung sind hierfür entsprechende Einrichtungen bereits geschaffen. Diese sind so gebaut, dass die Messfühler eine Seite der Bahn berühren und durch einen Streufeldkondensator die Dielektrizitätskonstante, oder durch eine in einer Ebene angeordnete Elektrodenreihe, die mit dem Papier in Berührung steht, der Widerstand des Papiers, in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt gemessen wird.
Diese Einrichtungen dürfen die Arbeit an der Papiermaschine nicht behindern.
Eine Behinderung ist vor allem zu vermeiden, wenn die Papierbahn bricht, da sich dann grosse Mengen von Papier an der Messeinrichtung stauen können. Aus diesem Grunde sind die bekannten Feuchtigkeitsmesser so konstruiert, dass der oder die Messfühler von der Bahn abgehoben und ausserdem ganz aus dem Bereich der Bahn herausgefahren werden können. Dieses Abheben von und Herausfahren aus der Bahn erfolgt entweder von Hand oder mechanisch selbsttätig.
Bei der Flächengewichtsmessung sind die Verhältnisse wesentlich ungünstiger. Die bekannten Messgeräte zur Flächengewichtsmessung arbeiten in der Weise, dass ein auf einer Seite der Papierbahn befindlicher strahlender Körper angeordnet ist, dessen Strahlung durch die Papier- oder sonstige Bahn hindurchtritt und auf der andern Seite durch einen entsprechenden Indikator aufgenommen wird. Die Schwächung der Strahlung durch die Masse der Bahn ist der Messwert für das Flächengewicht der Bahn.
Da derartige Bahnen niemals eine genau fixierte Lage haben, was in der Art der Entstehung derartiger Bahnen begründet ist, da auf Schrumpfungen und Zugänderungen in der Bahn Rücksicht genommen werden muss, ist es notwendig, dass der Abstand zwischen Strahler und Indikator verhältnismässig gross ist.
In der Regel ist dieser Abstand nicht kleiner als 100 mm. Dadurch ist im Strahlungsweg neben der Bahn selbst noch die zwischen Strahler und Indikator liegende Luftschicht wirksam. Veränderungen der Dichte oder des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft wirken so, als ob sich Veränderungen des Flächengewichtes in der Bahn ergeben hätten. Hinzu kommt noch die Beeinträchtigung des Messergebnisses durch die elektro-statische Aufladung der Papierbahn, die bei der Herstellung des Papieres unvermeidlich ist.
Alle diese Störungen sind aber nicht so entscheidend, wie die Tatsache, dass für die gewünschte Ermittlung des Flächengewichtes quer zur Laufrichtung der Bahn eine gleichzeitige Querbewegung des Strahlers und des Indikators in genau fixierter Lage zueinander erfolgen muss. Es ist dazunotwendig, dass je ein Tragebalken oberhalb und unterhalb der Papierbahn vorhanden ist, auf dem die beiden''Teile, Strahler und Indikator, ihre Bewegung quer zur Laufrichtung der Bahn vollziehen.
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den Strahler herum ist ein oder sind mehrere Indikatoren 6 verteilt. Die Eintrittsfenster dieser Indikatoren sind in der gleichen Richtung angeordnet, die auch die bevorzugte Richtung des Strahlers ist. Das Gehäuse
1 hat in der Strahlungsrichtung eine Öffnung, die durch eine Blende 7 verschlossen ist.
Diese Blende ist von wesentlicher Bedeutung für die Möglichkeit der Ausnutzung dieses Verfahrens.
Sie muss mechanisch fest genug sein, um bei zufälliger Berührung nicht zerstört zu werden. Ferner muss sie auch eine hohe Verschleissfestigkeit besitzen, so dass das Papier an dieser Blende mit hoher Geschwin- digkeit vorbeigleiten kann. Dabei darf diese Blende aber nur ein sehr geringes Flächengewicht haben, weil sonst die Rückstrahlung zum Teil von der Blende und nicht nur von der an der Blende vorbeilaufen- den Bahn beeinflusst werden würde. Die Blende wird entweder aus einer dünnen Folie aus temperaturfestem Kunstharz, die in einen Metallrahmen eingespannt ist, hergestellt oder an Stelle der Folie von einer ent- sprechenden Glimmerplatte.
Anderseits ist es möglich, eine Kunstharzplatte in der Grösse der Austrittsöffnung des Gehäuses 1 her- zustellen, die am Rande einen kräftigen Rahmen hat und innerhalb des Rahmens nur aus einer sehr dünnen
Folie besteht. Ein solches hiefür geeignetes Material wäre z. B. das von uns unter dem Namen Teflon be- kannte Kunstprodukt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Öffnung des Gehäuses 1 durch einen
Deckel aus einem porösen Schaumkunststoff abgedeckt wird. Diese Schaumkunststoffe haben ein sehr ge- ringes spez. Gewicht, bei hoher Festigkeit, so dass dieser Deckel die Forderungen nach kleinem Flächen- gewicht und genügender mechanischer Festigkeit erfüllt.
Zudem ist noch die Möglichkeit gegeben, die dem Papier zugewandte Seite des Deckels mit einer äusserst dünnen Hartmetallschicht zu versehen, so dass die Verschleissfestigkeit dieses Deckels erhöht wird.
Ferner ist an dieser Stelle eine selbsttätige Einrichtung vorgesehen, die die Blende dann durch ein dünnes Blech verschliesst, wenn kein Messgut mehr auf dem Strahler liegt. Dieses tritt im allgemeinen bei
Bahnbruch ein, und die Änderung in dem Indikator 6 bewirkt den selbsttätigen Verschluss des Strahlers 4.
Durch diese Einrichtung ist den Forderungen hinsichtlich des Strahlenschutzes Genüge getan.
Das ganze Gebilde ist in einem Halteblech 8 eingesetzt, unter dem die zu messende Bahn Y vorbei- geführt wird. Die Zuführung der für die Indikatoren notwendigen Spannung erfolgt über ein Kabel 10.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die als Reflexionsebene für die Strahlung benutzte Papier- bahn in einem genau bestimmten Abstand am Strahler und den Indikatoren vorbeigeführt wird, wobei durch das Halteblech 8, das geerdet ist, die statischen Ladungen der Papierbahn abgeführt werden. Durch den Verschluss des Gehäuses 1 durch die Blende 7 ist sichergestellt, dass in den Weg der Strahlung kein
Staub eindringen kann.
Durch die Bewegung der Papierbahn auf der äusseren Seite der Blende 7 ist gleichzeitig sichergestellt, dass sich hier kein Staub ansetzen kann. Durch die Kühlung des gesamten Gehäuses mit Luft von einer bestimmten Temperatur ist eine störungsfreie Arbeitsweise der Indikatoren sichergestellt.
Die Arbeitsweise selbst ist derart, dass die vom Strahler ausgesandten Teilchen durch die Blende 7 auf die Papierbahn 9 treffen. Von der Blende 7 werden sie in einem stets gleichbleibenden Ausmass reflektiert.
Durch die Bahn werden sie imdem Flächengewicht der Bahn entsprechenden Masse reflektiert. Die reflek- tierenden Teilchen gelangen in die Indikatoren 6. Die dadurch hervorgerufenen Stromimpulse werden über das Kabel 10 an den nachfolgenden Verstärker, Zähleinrichtungen und Integratoren bekannter Bauart wei- tergeleitet.
Um eine möglichst empfindliche Anordnung zu erhalten, können der Erfindung gemäss mehrere Grup- pen von Strahlern, um die die höchstmögliche Anzahl von Indikatoren angeordnet ist, in einem Halte- blech 8, gegebenenfalls in einem oder mehreren Gehäusen 1 eingesetzt werden, so dass die Gesamtwir- kung aller Indikatoren in dem Kabel 10 sich vereinigt.
Um diese Messung bei der Herstellung derartiger Bahnen aus Papier, Karton oder Zellulose oder andern Materialien sinnvoll zu gestalten, wird der Fühler gemäss Fig. 2 an einem Arm 11 im Kardangelenk belestigt. Dieser Arm ist um die Achse 12, die quer zur Laufrichtung der Bahn liegt schwenkbar. Das Gewicht des Fühlers und des Armes wird zu einem Teil durch das Gegengewicht 13 aufgehoben. Der Arm ist in einem Fahrwerk gelagert, das aus den Platten 14 mit den Rollen 15 besteht. Dieses Fahrwerk wird auf einem Balken 16 durch eine Kette oder Seilzug bewegt. So kann also somit der Arm an jede beliebige Stelle der Bahn transportiert werden. Ebenso kann der Arm durch motorischen Antrieb ständig über die Bahn hin und her wandern.
Auf diesem Wege würden alle Schwankungen des Flächengewichtes ermittelt werden, die dann einem schreibenden Instrument übermittelt werden, so dass durch diese Aufzeichnung eine Darstellung des Gewichtsprofiles quer zur Laufrichtung der Bahn entsteht.
Bei den schnellaufenden Bahnen würde das Verbleiben des Fühlers in seiner Arbeitsstellung eine Ge-
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