DE102005039016A1 - Fiber sheet e.g. paper sheet, specific volume determining method for use in paper machine, involves positioning path sensors on both sides of fiber sheet, and providing beta radiation sensors with radiation source - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung des spezifischen Volumens eines Faserstoffblattes, insbesondere Papierblattes.The The invention relates to a method and a device for determination the specific volume of a fibrous sheet, in particular Paper sheet.
Bisher wird das spezifische Volumen eines jeweiligen Papierblattes in zwei voneinander getrennten Messschritten bestimmt. Nach der Klimatisierung des Papierblattes wird aus ihm ein Teilblatt mit einer bestimmten Fläche geschnitten oder gestanzt, z.B. ein Teilblatt mit einer Fläche von 100 cm2.So far, the specific volume of each paper sheet is determined in two separate measuring steps. After the air conditioning of the paper sheet from him a partial sheet is cut or punched with a certain area, for example, a partial sheet with an area of 100 cm 2 .
Danach wird nach DIN-Vorschrift an fünf Stellen die Dicke des Papiers taktil durch Zusammenpressen über eine Normfläche mit einer bestimmten Kraft und Bestimmung der verbleibenden Dicke ermittelt. Aus den fünf Messwerten wird als arithmetischer Mittelwert die Blattdicke berechnet.After that becomes to DIN according to five Make the thickness of the paper tactile by pressing over one ream with a certain force and determination of the remaining thickness determined. Out of the five Measured values are calculated as the arithmetic mean of the sheet thickness.
Anschließend wird gemäß diesem bisher üblichen Verfahren mit einer genauen Waage die Masse des Blattes bestimmt, wobei typischerweise einmal gemessen wird.Subsequently, will according to this usual Method with a precise balance determines the mass of the sheet typically being measured once.
Über die Formel wird das spezifische Volumen des Papierblattes berechnet, wobei dieses spezifische Volumen typischerweise in "cm3/g" angegeben wird.About the formula the specific volume of the paper sheet is calculated, this specific volume typically being given in "cm 3 / g".
Eine solche Vorgehensweise bringt nun aber unter anderem die folgenden Nachteile mit sich:
- – Die Messung wird zeitlich und räumlich getrennt an verschiedenen Messgeräten durchgeführt. Eine mögliche Fehlerquelle ist die zeitliche Variation der Papiereigenschaften.
- – Die Messung kann nicht flächig durchgeführt werden, da insbesondere die Massebestimmung nicht für Teilflächen des Blattes möglich ist.
- – Die Messung bringt eine Zerstörung mit sich, da aus dem Ursprungsblatt eine genau bestimmte Fläche geschnitten oder gestanzt werden muss.
- – Die Messung ist diskontinuierlich und kann damit nicht in einer Papierprüfstraße oder in einer Papiermaschine benutzt werden.
- - The measurement is performed temporally and spatially separated on different measuring instruments. One possible source of error is the temporal variation of the paper properties.
- - The measurement can not be carried out flat, since in particular the mass determination is not possible for part surfaces of the sheet.
- - The measurement brings with it a destruction, since from the original sheet a precisely defined area must be cut or punched.
- - The measurement is discontinuous and thus can not be used in a paper inspection line or in a paper machine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die zuvor genannten Nachteile beseitigt sind. Dabei soll die Bestimmung des spezifischen Volumens in möglichst einem Vorgang mit einer hohen flächigen Auflösung so erfolgen, dass das Blatt nicht zerstört wird und ein kontinuierlicher Prozess möglich ist.Of the Invention is based on the object, an improved method and an improved device of the type mentioned above create, in which the aforementioned disadvantages are eliminated. The purpose is to determine the specific volume in as much as possible a process with a high areal resolution done so that the sheet is not destroyed and a continuous Process possible is.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung des spezifischen Volumens eines Faserstoffblattes, insbesondere Papierblattes, mit den folgenden Schritten:
- – auf den beiden Seiten des Faserstoffblattes wird jeweils ein Wegsensor positioniert und der jeweilige punktuelle Abstand zum Faserstoffblatt gemessen,
- – aus den beiden gemessenen Abständen wird die punktuelle Dicke des Faserstoffblattes berechnet,
- – auf den beiden Seiten des Faserstoffblattes wird unmittelbar neben den beiden Wegsensoren die Strahlungsquelle bzw. der Teilchenzähler eines Betastrahlungssensors positioniert,
- – mittels des Betastrahlungssensors wird punktuell die Zählrate bzw. Anzahl der Teilchen pro Zeit bestimmt, die das Faserstoffblatt durchdringen,
- – aus der punktuellen Zählrate und einem sich aus einer vorangehenden Eichung ergebenden, für die jeweilige Faserstoff- bzw. Papiersorte bzw. -charge spezifischen Proportionalitätsfaktor wird die punktuelle flächenbezogene Masse des Faserstoffblattes berechnet,
- – aus der so bestimmten punktuellen Dicke und der so bestimmten punktuellen flächenbezogene Masse wird das spezifische Volumen für den betreffenden Messpunkt des Faserstoffblattes berechnet,
- – das Faserstoffblatt einerseits und die Sensoren andererseits werden relativ zueinander verfahren, um das spezifische Volumen jeweils für unterschiedliche Messpunkte zu bestimmen.
- - On the two sides of the fibrous sheet, a displacement sensor is positioned in each case and measured the respective punctual distance to the fibrous sheet,
- The punctual thickness of the pulp sheet is calculated from the two measured distances,
- On the two sides of the fibrous sheet the radiation source or the particle counter of a beta radiation sensor is positioned directly next to the two displacement sensors,
- The counting rate or number of particles per time, which penetrate the fibrous sheet, is determined at certain points by means of the beta radiation sensor,
- The punctual area-related mass of the pulp sheet is calculated from the punctual counting rate and a proportionality factor resulting from a preceding calibration, which is specific for the respective pulp or paper grade or batch,
- The specific volume for the relevant measuring point of the pulp sheet is calculated from the specific thickness determined in this way and the point-specific mass determined in this way;
- - The fibrous sheet on the one hand and the sensors on the other hand are moved relative to each other to determine the specific volume in each case for different measuring points.
In diesem Zusammenhang soll angemerkt werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren sowohl für verschiedene Faserstoff- bzw. Papiersorten wie auch für verschiedene Chargen einer Papiersorte angewendet werden kann.In this context, it should be noted that the inventive method for both different pulp or paper types as well as for different batches of a paper type can be applied.
Mit diesem Verfahren kann das spezifische Volumen eines Faserstoff- oder Papierblattes in einem einzigen Vorgang erfolgen, nachdem eine jeweilige punktuelle Blattdicke und eine jeweilige punktuelle Zählrate für eine jeweilige Messstelle praktisch zur gleichen Zeit gemessen bzw. bestimmt werden können. Zudem kann die Bestimmung des spezifischen Volumens mit einer hohen flächigen Auflösung so erfolgen, dass das Blatt nicht zerstört wird und ein kontinuierlicher Prozess möglich ist.With This method allows the specific volume of a pulp or paper sheet in a single operation after a respective punctual sheet thickness and a respective punctual count rate for a respective one Be measured or determined at virtually the same time can. In addition, the determination of the specific volume with a high flat resolution done so that the sheet is not destroyed and a continuous Process possible is.
Es kann beispielsweise ein solcher Bestrahlungssensor eingesetzt werden, wie er typischerweise auch bei der Bestimmung der Formation eines Papierblatts genutzt wird (vgl. z.B. "System Ambertec").It For example, such an irradiation sensor can be used, as he typically also in determining the formation of a Paper sheet (see, e.g., "System Ambertec").
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Sensoren stationär, während das Faserstoffblatt relativ zu diesen Sensoren verfahren wird.According to one appropriate embodiment the method according to the invention are the sensors stationary, while the fibrous sheet is moved relative to these sensors.
Bevorzugt werden das Faserstoffblatt einerseits und die Sensoren andererseits in definierten Schritten relativ zueinander verfahren.Prefers become the fibrous sheet on the one hand and the sensors on the other proceed in defined steps relative to each other.
Dabei können das Faserstoffblatt einerseits und die Sensoren andererseits vorteilhafterweise in definierten Schritten in der Größenordnung von einem oder einigen wenigen um relativ zueinander verfahren werden, womit sich eine entsprechend hohe Auflösung ergibt.there can the fibrous sheet on the one hand and the sensors on the other hand advantageously in defined increments of the order of one or several Few to be moved relative to each other, bringing a correspondingly high resolution results.
Zweckmäßigerweise werden das Faserstoffblatt einerseits und die Sensoren andererseits so relativ zueinander verfahren, dass innerhalb eines vorgebbaren Messbereichs für jeden Messpunkt das jeweilige spezifische Volumen bestimmbar ist.Conveniently, become the fibrous sheet on the one hand and the sensors on the other so relative to each other, that within a predefinable Measuring range for each measuring point the respective specific volume can be determined.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen die Messungen der punktuellen Abstände zum Faserstoffblatt und die Messung der Anzahl der das Faserstoffblatt durchdringenden Teilchen für einen jeweiligen Messpunkt zumindest im Wesentlichen gleichzeitig.According to one preferred practical embodiment of the method according to the invention the measurements of the punctual distances to the pulp sheet and the measurement of the number of particles penetrating the fibrous sheet for one respective measuring point at least substantially simultaneously.
Die Messung der aktuellen Abstände zum Faserstoffblatt und die Messung der aktuellen Anzahl der das Faserstoffblatt durchdringenden Teilchen erfolgt zweckmäßigerweise bei dem gleichen Abstand der Wegsensoren, Strahlungsquelle und Teilchenzähler vom Faserstoffblatt wie bei der Eichung.The Measurement of the actual distances to the pulp sheet and the measurement of the current number of the Pulp sheet penetrating particles is conveniently carried out at the same distance the displacement sensors, radiation source and particle counter of Fibrous sheet as in the calibration.
Von
Vorteil ist insbesondere auch, wenn bei der Eichung zur Bestimmung
des für
die jeweilige Faserstoff- bzw. Papiersorte bzw. -charge spezifischen
Proportionalitätsfaktors
aus einem Blatt der betreffenden Faserstoff- bzw. Papiersorte bzw.
-charge ein Vier- oder Rechteck mit definierter Kantenlänge herausgetrennt wird,
die Masse des Blatts bestimmt wird, aus der Masse und der bekannten
Fläche
die flächenbezogene
Masse (das Flächengewicht)
berechnet wird, an diesem Blatt mindestens eine Messung der Zählrate vorgenommen
wird und der Proportionalitätsfaktor über die
Beziehung
Vorzugsweise
wird hierbei die Zählrate
an verschiedenen Stellen des Blatts, bevorzugt über das ganze Blatt verteilt,
gemessen und eine mittlere Zählrate,
bevorzugt über
die Berechnung des arithmetischen oder geometrischen Mittels, aus
den einzelnen Zählraten
bestimmt und der Proportionalitätsfaktor über die
Beziehung
Es kann dann für jeden Messpunkt das spezifische Volumen über die Beziehung berechnet werden.It can then for each measurement point the specific volume over the relationship be calculated.
Die weiter oben angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß zudem gelöst durch eine Vorrichtung zur Bestimmung des spezifischen Volumens eines Faserstoffblattes, insbesondere Papierblattes, mit zwei auf den beiden Seiten des Faserstoffblattes positionierten Wegsensoren zur Messung des jeweiligen punktuellen Abstandes zum Faserstoffblatt, einem eine Strahlungsquelle und einen Teilchenzähler umfassenden Betastrahlungssensor, dessen Strahlungsquelle unmittelbar neben dem Wegsensor auf einer der beiden Seiten des Faserstoffblattes und dessen Teilchenzähler unmittelbar neben dem Wegsensor auf der anderen Seite des Faserstoffblattes positioniert ist, und Mitteln zum Verfahren des Faserstoffblattes einerseits und der Sensoren andererseits relativ zueinander.The The object stated above is also according to the invention solved by a device for determining the specific volume a fibrous sheet, in particular paper sheet, with two on Position sensors positioned on both sides of the fibrous sheet for measuring the respective punctual distance to the pulp sheet, a beta radiation sensor comprising a radiation source and a particle counter, its radiation source immediately adjacent to the displacement sensor on a the two sides of the pulp sheet and its particle counter immediately next to the displacement sensor on the other side of the pulp sheet is positioned, and means for moving the fibrous sheet on the one hand and the sensors on the other hand relative to each other.
Eine bevorzugte praktische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch Mittel zur Berechnung der punktuellen Dicke des Faserstoffblattes aus den beiden gemessenen Abständen, den Betastrahlungssensor umfassende Mittel zur punktuellen Bestimmung der Zählrate bzw. Anzahl der Teilchen pro Zeit, die das Faserstoffblatt durchdringen, Mittel zur Berechnung der punktuellen flächenbezogene Masse des Faserstoffblattes aus der punktuellen Zählrate und einem sich aus einer vorangehenden Eichung ergebenden, für die jeweilige Faserstoff- bzw. Papiersorte spezifischen Proportionalitätsfaktors, und Mittel zur Berechnung des spezifischen Volumens für den betreffenden Messpunkt des Faserstoffblattes aus der ermittelten punktuellen Dicke und der ermittelten punktuellen flächenbezogene Masse.A preferred practical embodiment the device according to the invention is characterized by means for calculating the spot thickness of the fibrous sheet from the two measured distances, the Beta radiation sensor comprehensive means for selective determination the count rate or number of particles per time, which penetrate the fibrous sheet, Means for calculating the punctual basis weight of the pulp sheet from the punctual counting rate and one resulting from a previous calibration for the respective one Pulp or paper type specific proportionality factor, and means for calculating the specific volume for the particular one Measuring point of the pulp sheet from the determined punctual Thickness and the determined punctual area-related mass.
Die Sensoren können insbesondere stationär sein. In diesem Fall ist vorteilhafterweise eine Halterung vorgesehen, in der das Faserstoffblatt fixierbar und die relativ zu den Sensoren verfahrbar ist.The Sensors can especially stationary be. In this case, a holder is advantageously provided, in which the fibrous sheet can be fixed and relative to the sensors is movable.
Dabei ist die Halterung zweckmäßigerweise in definierten Schritten relativ zu den Sensoren verfahrbar. Zur Erzielung einer möglichst hohen Auflösung kann diese Halterung beispielsweise in definierten Schritten in der Größenordnung von einem oder einigen wenigen μm relativ zu den Sensoren verfahrbar sein.there is the holder expediently movable in defined steps relative to the sensors. to Achieve as much as possible high resolution For example, this bracket can be used in defined steps of the order of magnitude of one or a few μm be movable relative to the sensors.
Bevorzugt ist die Halterung relativ zu den Sensoren so verfahrbar, dass innerhalb eines vorgebbaren Messbereichs für jeden Messpunkt das jeweilige spezifische Volumen bestimmbar ist.Prefers the holder is movable relative to the sensors so that within a predefinable measuring range for each measuring point the respective specific volume can be determined.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Sensoren so ansteuerbar, dass die Messungen der punktuellen Abstände zum Faserstoffblatt und die Messung der Anzahl von das Faserstoffblatt durchdringenden Teilchen für einen jeweiligen Messpunkt zumindest im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen.at a preferred practical embodiment of the device according to the invention the sensors are controllable so that the measurements of the punctual distances to the fibrous sheet and the measurement of the number of the fibrous sheet penetrating particles for a respective measuring point at least substantially simultaneously respectively.
Optimale Messergebnisse erhält man, wenn die beiden auf verschiedenen Seiten des Faserstoffblattes positionierten Wegsensoren einander gegenüberliegen.optimal Receives measurement results one, if the two on different sides of the pulp sheet positioned displacement sensors face each other.
Entsprechend liegen bevorzugt auch die auf der einen Seite des Faserstoffblattes positionierte Strahlungsquelle und der auf der anderen Seite des Faserstoffblattes positionierte Teilchenzähler des Betastrahlungssensors einander gegenüber.Corresponding are preferably also on one side of the fibrous sheet positioned radiation source and on the other side of the Fibrous sheet positioned particle counter of beta radiation sensor opposite each other.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments with reference closer to the drawing explains; in this show:
Die
Vorrichtung
Wie
anhand der
Die
Vorrichtung
Im
vorliegenden Fall sind die Sensoren
Wie
anhand der
Anhand
der
Auch
bei der Ausführung
gemäß
In
beiden Fällen
kann also ein einziges Messgerät
zur Messung der Papierblattdicke sowie zur Bestimmung der Zählrate bzw.
Anzahl pro Zeit der das Papierblatt
Das
Messgerät
kann insbesondere eine Einheit umfassen, die das Papierblatt aufnimmt
und fixiert sowie in der Lage ist, dieses in Schritten von z.B.
1 μm und
damit hochauflösend
relativ zu den beispielsweise stationären Sensoren
Oberhalb
und unterhalb werden Wegsensoren
Der
Betastrahlungssensor
Die
Messroutine ist nun so gewählt,
dass für
jeden Messpunkt im Messbereich sowohl die Dicke des Papierblattes
Es
ist eine Eichung des Messgeräts
erforderlich, die eine Verbindung zwischen den gezählten β-Teilchen
des Betastrahlungssensors
Eine
solche Eichung ist nur einmal für
jede Papiersorte erforderlich. Dazu kann aus einem Blatt
Die
Masse des Papierblatts
Anschließend wird
an diesem Blatt
Die
mittlere Zählrate
ist umgekehrt proportional zur flächenbezogenen Masse. Der papiersorten-spezifische
Proportionalitätsfaktor
wird berechnet über
die Beziehung
Vorzugsweise
ist denkbar, dass für
jede Messposition die Dicke des Blatts
Ergänzend können auch erst eine Vielzahl von Dicken bestimmt werden und dann die Messpunkte nochmal angefahren werden, um die Zählraten zu bestimmen.In addition, you can also first a variety of thicknesses are determined and then the measuring points again be approached to the count rates to determine.
Es kann nun über die folgende Beziehung für jeden Messpunkt das spezifische Volumen direkt angegeben werden: The specific volume can now be specified directly for each measurement point via the following relationship:
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ein Standardmesssystem, das mit einer entsprechenden Halterung für die beschriebene erfindungsgemäße Sensorkombination ausgerüstet ist.A preferred embodiment the device according to the invention includes a standard measuring system with a corresponding holder for the equipped sensor combination according to the invention is equipped.
- 1010
- Vorrichtungcontraption
- 1212
- Faserstoff-, Papierblattpulp, sheet of paper
- 1414
- Wegsensordisplacement sensor
- 1616
- Wegsensordisplacement sensor
- 1818
- Strahlungsquelle eines Betastrahlungssensorsradiation source a beta radiation sensor
- 2020
- Empfänger, Teilchenzähler des BetastrahlungssensorsReceiver, particle counter of the Beta radiation sensor
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DE200510039016 DE102005039016A1 (en) | 2005-08-18 | 2005-08-18 | Fiber sheet e.g. paper sheet, specific volume determining method for use in paper machine, involves positioning path sensors on both sides of fiber sheet, and providing beta radiation sensors with radiation source |
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