Vorrichtung zum Regeln des Feuchtigkeitsgehaltes einer Faserstoffbahn an einer Maschine zur Herstellung dieser Bahn Es ist bekannt, dass Faserstoffbahnen, wie Papier-, Zellstoff- oder Kartonbahnen, bei der Herstellung nicht nur in der Laufrichtung der Bahn, sondern auch quer hierzu starke Unterschiede in der Feuchtig keit aufweisen.
Diese Unterschiede rühren zum Teil aus den Ungleichmässigkeiten her, die bei der Blatt bildung auf dem Sieb unvermeidlich sind, zum Teil daher, dass die Pressen und die Filze nicht gleich mässig arbeiten, und schliesslich aus Unregelmässig keiten in der Trocknung, indem entweder der Druck des zur Trocknung benutzten Dampfes oder aber die Trocknungsfähigkeit des Papiers durch unterschied liche Faserbeschaffenheit sich verändert.
Diese Ver änderungen des Feuchtigkeitsgehaltes sind bei der Herstellung der Bahnen sehr störend, denn sie ver hindern eine sonst gegebene Möglichkeit, nämlich die Austrocknung des Wassers nur so weit zu treiben, dass die fertig getrocknete Bahn sich im hygroskopi schen Gleichgewichtszustand mit der Umgebungsluft im Verarbeitungsraum befindet.
Der heutige Stand der Technik zur Verbesserung des Feuchtigkeitsgehaltes in derartigen Bahnen lässt sich etwa in der Weise darstellen, dass einesteils durch eine Kontrolle des Flächengewichtes der Bahn, ent weder schon in dem nassen Teil der Trockenmaschine oder erst am Ende der Trockenmaschine durch eine Kontrolle des Flächengewichtes selbst, durch Ver änderung der zugeführten Faserstoffmenge, oder aber eine Veränderung ihrer Konsistenz die Faser- stoffmenge vergleichmässigt wird.
Zum anderen wird am Ende der Trockenpartie eine Feuchtigkeitsmes sung durchgeführt, die zur Beeinflussung eines Re glers für die Veränderung der zur Trockenpartie strömenden Dampfmenge benutzt wird. Auch ist vor geschlagen worden, dass das Messergebnis des Feuch tigkeitsmessers zur Verstellung der Nachfeuchteein- richtung dienen soll, so dass in Abhängigkeit von dem Feuchtigkeitsgehalt des Papieres mehr oder weniger Wasser auf die Papierbalm gebracht wird.
Die Art der Messgeräte, die sowohl für die Prüfung des Flä chengewichtes als auch für die Prüfung des Feuchtig keitsgehaltes verwendet werden, ist sehr unterschied lich. Auch für die Durchführung der Regelung sind viele verschiedene Verfahren bekannt.
<B>All</B> diesen Messgeräten und Reglern ist jedoch ein Nachteil gemeinsam gegeben, der darin besteht, dass es wohl möglich ist, entweder von einem an einer bestimmten Stelle der Bahn gewonnenen, Mess- wert aus den Verlauf der Feuchtigkeit in der Lauf richtung der Bahn zu vergleiehmässigen, nicht aber die weit mehr nachteiligen und eine wirtschaftliche Arbeitsweise behindernden Schwankung-en des Feuch tigkeitsgehaltes quer zur Laufrichtung der Bahn.
Diese Beschränkung der heute bekannten Regelverfahren für den Feuchtigkeitsgehalt: solcher Bahnen zwingt zu der nachteiligen Arbeitsweise, dass die gesamte Bahn bis auf einen sehr niedrigen Feuchtigkeitsgehalt, in der Regel nur 2-3 % H20, ausgetrocknet werden muss, um auch die Stellen, die, bei der Blattbildung oder bei der mechanischen Entwässerung dicker bzw. dadurch auch feuchter geblieben sind, ebenfalls aus zutrocknen.
Diesen sehr geringen Feuchtigkeitsgehalt häft dann ein solches Regelverfahren konstant. Da man die Papierbahn mit einem so geringen Feuchtig keitsgehalt nicht ausliefern kann, wird nachträglich auf die Bahn Wasser zusätzlich aufgespritzt. Dabei benutzt man Zerstäubungsgeräte verschiedener Art. Es leuchtet ein, dass ein solches Arbeitsverfahren sehr unwirtschaftlich ist. Das hygroskopische Gleich gewicht zwischen den verschiedenen Papiersorten und einem Klima von<B>65 0/9</B> relativer Feuchte liegt zwischen etwa<B>7 0/9</B> und<B>11</B> II/o H20.
Wenn die Papierbahn auf<B>2-3</B> %. H,0 ausgetrocknet ist und in Grenzfällen sogar noch darüber, ist man gezwun gen, erhebliche Wassermengen auf das Papier zu bringen, was dem Papier selbst durch Veränderung der Oberfläche nicht günstig ist. Es ist ausserdem in vielen Fällen gar nicht möglich, eine so intensive Befeuchtung durchzuführen.
Die Erfindung bezweckt, diese, Mängel zu behe ben. Sie betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Feuchtigkeitsgehaltes einer Faserstoffbahn an einer Maschine zur Herstellung dieser Bahn, welche Vor richtung sich dadurch auszeichnet, dass die Vorrich- tun- einen periodisch quer zur Laufrichtung der Bahn bewegten und dabei den Feuchtigkeitsgehalt derselben messenden Feuchtigkeitsmesser und ein von diesem beeinflusstes Regelgerät aufweist, welch letzteres eine Einrichtung zur Veränderung des Feuchtigkeitsgehaltes der Bahn derart steuert,
dass zeitlich gleichlaufend mit dem Arbeiten des Feuchtig keitsmessers in seiner jeweiligen Lage entsprechen den Breitenabschnitten der Faserstoffbahn deren Feuchtigkeitsgehalt in Abhängigkeit von dem festge stellten Feuchtigkeitsgehalt selbsttätig so verändert wird, dass er sich einem Sollwert nähert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen: Fig. <B>1</B> eine Darstellung des Feuchtigkeitsprofils einer Papierbahn bei verschiedenen Trocknungsgra- den 1-IV, Fi-. 2 das Gesamtschema der Anordnung der einzelnen Teile einer Vorrichtung zum Regeln des Feuchtigkeitsgehaltes an einer Papierrnaschine, Fi '-. 2a Einzelheiten des Reglers,
Fig. <B>3</B> in schematischer Darstellung die Anord nung der Zerstäubungseinrichtung für das Wasser und eine Einrichtung zur Veränderung des Feuchtigkeits gehaltes der Bahn mit Luftdruckzerstäubung, Fig. 4 ein weiteres Beispiel für eine solche Ein richtung, und zwar als Verstelleinrichtung für die Veränderun- der Düse des,
Stoffauflaufes und Fi-. <B>5</B> ein Ausführungsbeispiel einer solchen Ein- richtuna zur teilweisen Veränderung der Wirkung eines Bürsten- oder Prallplattenzerstäubers zur Be feuchtung der Papierbahn.
Der Feuchtigkeitsmesser<B>1</B> (Fig. 2), der periodisch quer über die Bahn bewegt wird, ist am Schluss der Trockenpartie la angeordnet. Die jeweils, ermittelten Feuchti-keitswerte werden in dem Registrierstreifen 2 aufgezeichnet, wobei die Verwärtsbewegung des Papierstreifens nur in der Zeit erfolgt, wenn der Fühler des Feuchtigkeitsmessers von der Führerseite zur Antriebsseite der Maschine läuft, während auf dem Rückweg der Papiertransport stillgesetzt wird. Das ist notwendig, um die Form der Registrierkurven unmittelbar miteinander vergleichen zu können.
Der Messwert des Feuchtigkeitsmessers kann ge bildet werden durch eine elektronische Anordnung zur Messung der Veränderung der Dielektrizitäts- konstanten der Faserstoffbahn als Funktion der Feuchtigkeit. Ebenfalls können solche Feuchtigkeits- messer eingesetzt werden, deren Messwerte gebildet wird durch die Messung des elektrischen Widerstandes der Faserstoffbahn ebenfalls als Funktion in der Feuchtigkeit.
Gleichfalls ist auch eine solche Mess- wertbildung möglich durch eine Messzelle, deren elek trische Eigenschaften durch hygroskopische Effekte verändert werden, so dass durch Messung des elek trischen Widerstandes dieser Zelle beispielsweise der Messwert gebildet werden kann.
In all diesen Fällen handelt es sich also um einen Feuchtigkeitsmesser, der einen elektrischen Messwert als Funktion des Feuchtigkeitsgehaltes der Bahn her stellt. Die Messperiode für eine Bahnbreite ergibt sich aus der gewählten Traversiergeschwindigkeit des Feuchtigkeitsmessers. Diese kann z. B.<B>1,5</B> bis 2 m/min. betragen. Die Fas#erstoffgeschwindigkeit an der Messstelle ergibt sich aus den heute üblichen Arbeitsgeschwindigkeiten derartiger Maschinen.
Sie reicht für den vor allen Dingen gedachten Anwen dungsfall dieser Erfindung über einen Bereich von etwa<B>300 -</B> fast zu<B>1000</B> m/min. Bahngeschwindig keit.
Der Messwert des Feuchtigkeitsmessers wird gleichzeitig einem Regler<B>3</B> zugeführt, der ein Ver- stellglied <B>5, 6</B> (Fig. 2a) besitzt, welches durch einen Motor<B>11</B> um die Achse a-b gedreht und durch einen El#ektromotor 4 längs dieser Achse a-b ver stellbar ist. Der Arm<B>5</B> des Gliedes<B>5, 6</B> trägt zwei Nocken<B>6,</B> die zwischen sich eine Nut bilden und über die Rolle<B>7</B> das Nadelventil<B>8</B> beeinflussen.
Denkt man sich den Arm<B>5</B> so weit verdreht, dass die Rolle <B>7</B> zwischen den Nocken<B>6</B> liegt, wird bei der Fest stellung eines niedrigeren Feuchtigkeitswertes durch den Feuchtigkeitsmesser<B>1</B> für eine gegebene Stelle der Bahn das Nadelventil<B>8</B> weiter geöffnet oder bei einer feuchteren Stelle mehr geschlossen, um auf die Sollfeuchtigkeit zu gelangen. Eine zu diesem Nadel ventil gehörige Düse in dem Düsenbefeuchter <B>9</B> würde dementsprechend mehr oder weniger Wasser auf das Papier bringen.
Der Regler<B>3</B> erhält eine Einrichtuna <B>10</B> zur Sollwerteinstellung, mit<B>Hilfe</B> derer der gewünschte Sollwert des Feuchtigkeit,sgehaltes der Papierbahn eingestellt wird, wobei sich die Differenz zwischen dem vom Feuchtigkeitsmes,ser <B>1</B> gemessenen und der Sollwerteinstellvorrichtung <B>10</B> angegebenen Nut auf den Regelvorgang auswirkt und mit Hilfe des Nadelventils die Wassermenge auf die betref fende Stelle der Papierbahn aufgesprüht wird, die zusammen mit der schon vorhandenen Feuchtigkeit den Sollwert ergibt. Damit wäre die Funktion des Regelvorganges für die einzelne Düse beschrieben.
Da es aber erforder lich ist, nicht nur eine, sondern eine Vielzahl von Düsen in ihrer Leistungsfähigkeit ständig zu ver ändern, und es wirtschaftlich untragbar wäre, eine Vielzahl solcher Regeleinrichtungen herzustellen und in Betrieb zu halten, wird der Hebel<B>5</B> als das eigent liche Stellglied durch den Motor<B>11</B> in gleichem Schritt, wie die Bewegung des Fühlers des Feuchtig keitsmessers auf der Bahn erfolgt, an den Nadeln vorbeigeführt, die zu den betreffenden Düsen ge hören, und die in der gleichen Breite der Papierbahn liegen, in der sich der Messfühler befindet.
Man kann die Nadelventfle alle in einer Reihe anordnen und durch den Motor den Arm<B>5</B> in gerader Richtung an diesen Nadelventilen vorbeibewegen. Noch günstiger ist es aber, alle Nadelventile kreisförrnig um die Schwenkachse des Armes<B>5</B> anzuordnen und den Arm, der auf der Antriebsachse des Motors<B>11</B> axial verschiebbar ist, im gleichen Schritt wie den Mess- fühler hin und her zu drehen.
Nunmehr wird auch der Zweck der Nocken<B>6</B> verständlich, die so bemessen sind, dass sie am Beginn einen Abstand haben, der dem ganzen Regelhub des Stellgliedes<B>5, 6</B> entspricht und in der Mitte genau den Abstand haben, der dem Durchmesser der Rolle<B>7</B> entspricht. Es kann minnichr der Arm<B>5</B> mit den Nocken<B>6</B> für<B>jede</B> Stellung in der Dreh bewegung, die der gleichen Stelle des Messfühlers auf der Bahn entspricht, eine andere Lage gegenüber den Rollen<B>7</B> der verschiedenen Düsen einnehmen, und die Nadelventile werden in ihrer Stellung jeweils nach dem zur Zeit vorhandenen Istwert des Feuchtig keitsmessers verändert.
Es ist hierbei an eine Düsen- zerstäubung des Wassers gedacht, bei der, wie in der Fig. <B>3</B> gezeigt wird, die notwendige Anzahl von Druckluftzerstäuberdüsen 12 gemeinsam auf ein Rohr angeordnet wird, und zwar in einer solchen Entfer nung von der Bahn, dass die Bahn gerade in den Berührungspunkten der einzelnen Zerstäubungskegel liegt. Um die Grösse der Zerstäubungskegel und die Fördermenge der Düsen stets gleich gross zu halten, wird Luft mit konstantem Druck in das gemeinsame Zuführungsrohr<B>13</B> eingeführt. Die Wassermenge jeder Düse wird dann von dem ihr zugehörigen Nadelventil<B>8</B> verändert.
So wird es erreicht, dass bei jeder Wassermenge, die von der Düse zu zerstäuben ist, eine gleichmässige Zerstäubung und eine gleich mässige Grösse des Zerstäubungskegels erzielt wird.
Mit der gleichen Anordnung kann auch die Be einflussung des Stoffauflaufes erreicht werden. Da der hydraulische Widerstand der Zerstäubungsdüse praktisch einen gleichbleibenden Wert hat, und der Wasserdruck vor den Nadelventilen<B>8</B> ebenfalls stets gleich hoch gehalten wird, ist es verständlich, dass in den Röhren hinter den Nadelventilen 8,eine Druck änderung stattfinden wird, die der jeder Düse zuge führten Wassermenge entspricht. Diese Druckände rung wird gleichzeitig zu einer Veränderung des Durchtrittsquerschnittes der Stoffauflaufdüse benutzt. Die Bauart der hierfür benötigten Einrichtung ist in der Fig. 4 gezeigt.
Die Lippe 14 des Stoffauflaufes muss, wie vorher schon geschildert, entsprechend den vom Feuchtigkeitsmesser festgestellten Werten ver ändert werden. Dieses erfolgt in gewöhnlicher Weise über die Spindel<B>15</B> mit dem Handrad<B>16.</B> Dabei ist die Mutter des Handrades<B>16</B> fest gelagert. Um eine selbsttätige Verstellung des Durchtrittsquerschnittes des Stoffauflaufes zu erreichen, wird die Mutter des Handrades<B>16</B> in dem schwenkbaren Hebel<B>17</B> gela gert, der über den Druckzylinder<B>18</B> mit seinem Kol ben<B>19</B> und der Gegenfeder 20 Einfluss nimmt auf die Stellu#ng der Lippe des Stoffauflaufes 14.
Jeder Düse des Befeuchtungsgerätes wird an der gleichen Stelle ein solcher Druckzylinder an der zu gehörigen Lippe des Stoffauflaufes zugeordnet. Beide Teile sind durch die gemeinsame Wasserleitung ver bunden. Jede Druckänderung in dieser Leitung, die durch das Nadelventil<B>8</B> hervorgerufen wird, bewirkt also gleichzeitig eine Änderung der Befeuchtung (Fig. <B>3)</B> und eine Änderung der Stellung der Lippe des Stoffauflaufes 14 (Fig. 4).
Es werden also gleich zeitig die teilweisen Unterschiede im Flächengewicht der Bahn beseitigt wie auch der daraus herrührende unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalt, und zwar im Sinne einer Vergleichmässigung des letztern.
Sowohl die eine als auch die andere Regelungsart, das heisst die Befeuchtung und die Regelung des Stoffauflaufes, können entweder gemeinsam oder einzeln betrieben werden.
Die Befeuchtung mit Hilfe von Wasserzerstäu- bungsdüsen, insbesondere solchen, die die Zerstäu- bung mittels Druckluft vornehmen, wird wegen der Möglichkeit einer genauen Begrenzung der Befeuch- tungswirkuno, stets die vorteilhafteste sein; aber es ist auch möglich, andere Arten von. Befeuchtungs- einrichtungen in ihrer Wirkung quer über die Bahn hinweg unterschiedlich zu gestalten.
In der Fig. <B>5</B> ist eine solche Möglichkeit darge stellt. Die Nadelventile<B>8</B> stehen mit den<B>-,</B> Druck- zylindem 21 in Verbindung, die über die ganze Breite der Befeuchtungsbürste in der gleichen Anzahl wie Lippen am Stoffauflauf vorhanden, sind verteilt sind.
Führt man in die Zwischenleitung vom Nadelventü <B>8</B> zu dem zugehörigen Druckzylinder 21 ein künstliches Leck ein, so wird bei konstantem Wasserdruck vor dem Nadelventil und konstanter Wassermenge vor dem Leck ein dem Differenzwert zwischen der Ist- feuchtigkeit <B>-</B> die der Feuchtigkeitsmesser darstellt <B>-</B> und der Sollfeuchtigkeit<B>-</B> die am Regler einge stellt wurde<B>-</B> entsprechender Druck entstehen. Dieser Druck bewirkt mit<B>Hilfe</B> des Kolbens 22 und der Gegenfeder<B>23</B> eine entsprechende Lageänderung des Prallbleches 24.
Bei einer hohen Differenz der beiden Feuchtigkeitswerte wird das Prallblech tiefer in die Borsten der Bürste hineingedrückt und mehr Wasser abgeschleudert, während bei einem geringeren Differenzwert zwischen den beiden Feuchtigkeitswer ten das Prallblech weniger tief in die Borsten ein7 greift, und dadurch weniger Wasser von der Bürste auf das Papier geschleudert wird.
Bei Düsenzerstäubern, die mit einem Prallblech arbeiten, kann die gleiche Einrichtung verwendet wer den. Der aus der Düse<B>25</B> ausströmende Wasserstrahl kann durch das Prallblech 24 in mehr oder weniger hohem Masse zerstäubt werden, so dass die Befeuch tung der Papierbahn auch hierbei abhängig ist von dem Differenzwert zwischen der vom Feuchtigkeits- messer angezeigten Feuchtigkeit und der Einstellung des Sollwertes.
Da von den letzten beiden Befeuchtungsmöglich- keiten weder die eine noch die andere für eine wirk lich brauchbare Befeuchtung notwendige Genauigkeit der Verteilung des Wassers auf die einzelnen Teile der Bahn gewährleistet, sollen diese Einrichtungen nur zur Vervollständigung der Schilderungen der An wendungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens die nen.
Es ist selbstverständlich möglich, auch bei der artigen Befeuchtungseinrichtungen die Verbindung zwischen der Regelung der Befeuchtung und der Stoffauflaufdüse zu schaffen und die gleiche Wirkung zu erzielen wie bei der Zerstäubung mittels Druck- luftzerstäuberdüsen.
Es ist in der vorausgegangenen Beschreibung darauf hingewiesen worden, dass es mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung nicht nur möglich ist, eine nachträgliche, die einzelnen Teile der Papierbahn unterschiedlich behandelnde Befeuchtung der Papier bahn zu erreichen, sondern darüber hinaus auch zu bewirken, dass die übermässige Austrocknung einzel ner Teile der Papierbahn vermieden wird.
In diesem Falle wird, wie in Fig. 2 dargestellt, die Befeuchtungseinrichtung, vorzugsweise wiederum eine Einrichtung mit Druckluftzerstäuberdüsen-, inner halb der Trockenpartieeingesetzt, und zwar an einer Stelle, an der die Papierbahn noch nicht so weit über- trocknet ist, dass die Oberfläche verhornt ist.
Wie vorher schon beschrieben, wird nunmehr dem Papier an den trockneren Stellen mehr Wasser zuge führt, so dass das Papier feuchter wird und durch die damit an diesem Platz der Bahn notwendig ge wordene grössere Verdampfungsleistung auch eine Rückführung der Oberflächentemperatur der nach folgenden Trockenzylinder auf die für die übrigen Teile der Oberfläche gültige Grösse erreicht.
Die gesamte Anordnung kann die gleiche bleiben wie bisher beschrieben.