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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung eines Abrisses einer
Faserstoffbahn in einer Sektion einer Maschine zur Herstellung der
Faserstoffbahn, wobei die Faserstoffbahn mittels wenigstens eines
zumindest mehrere Bestandteile aufweisenden Bahnträgers
durch die Sektion geführt wird, wobei der Abriss durch
mindestens eine optische Einrichtung zur Bahnabrisserfassung, die
mindestens eine Leuchtquelle und einen Detektor umfasst, erfasst
wird und wobei eine Abschlagvorrichtung für die Faserstoffbahn
durch die Einrichtung zur Bahnabrisserfassung direkt oder indirekt
aktiviert wird.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung Vorrichtung zur Erfassung eines Abrisses
einer Faserstoffbahn in einer Sektion einer Maschine zur Herstellung
der mittels wenigstens eines zumindest mehrere Bestandteile aufweisenden
Bahnträgers durch die Sektion geführten Faserstoffbahn,
mit mindestens einer optischen Einrichtung zur Bahnabrisserfassung,
die mindestens eine Leuchtquelle und einen Detektor umfasst, und
mit einer durch die Einrichtung zur Bahnabrisserfassung direkt oder
indirekt aktivierbaren Abschlagvorrichtung für die Faserstoffbahn.
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Bei
der Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn kann es sich beispielsweise
um eine Papier-, Karton- oder Tissuemaschine handeln. Hingegen kann
es sich bei der Sektion der Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn
zumindest um eine Siebpartie, eine Pressenpartie und eine Trockenpartie
handeln. Somit kann es sich bei dem zumindest mehrere Bestandteile
aufweisenden Bahnträger zur Führung der Faserstoffbahn
zumindest um ein Formiersieb, einen Pressfilz und ein Trockensieb
handeln. Der Bahnträger wird in Fachkreisen auch als Bespannung
bezeichnet.
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Bei
der Herstellung von sämtlichen, im Wesentlichen aus Faserstoffsuspensionen
gebildeten Papiersorten ist die rasche und zuverlässige
Erfassung von Abrissen der Faserstoffbahn während ihrer Herstellung äußerst
wichtig, um eine Beschädigung von Teilen der Maschine zur
Herstellung der Faserstoffbahn zu verhindern.
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An
Stellen, an denen sich die Faserstoffbahn im freien Zug befindet,
können Bahnabrisse sehr zuverlässig erfasst werden,
beispielsweise durch Lichtschranken.
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Lichtschranken
eignen sich jedoch nicht in Situationen, in denen die Faserstoffbahn
auf einer auch als Bahnträger dienenden Bespannung, wie etwa
einem Formiersieb, einem Pressfilz oder einem Trockensieb, aufliegt.
In der Regel kommen hier optische Systeme zum Einsatz, bei denen
ein Detektor und eine Licht- bzw. Strahlungsquelle der Einrichtung zur
Bahnabrisserfassung auf derselben Seite der Faserstoffbahn angebracht
sind.
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Dabei
sind verschiedene Verfahren zur Bahnabrisserfassung bekannt.
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So
wird bei dem bekannten Verfahren „Farberkennung" der Farbunterschied
zwischen der Faserstoffbahn und dem Trockensieb genutzt, um den Bahnabriss
zu erkennen. In der 1 ist beispielhaft der Signalverlauf
einer optischen Einrichtung zur Bahnabrisserfassung beim Auftreten
eines Bahnabrisses in einem Farbintensität-Zeit-Diagramm
(F-t-Diagramm) skizziert. Bei Über- oder auch Unterschreiten
eines vorgegebenen Auslöseschwellwerts S (gestrichelte
Linie) der Farbintensität F wird ein Signal an eine Abschlagvorrichtung
gegeben. So kann der Auslöseschwellwert S für
das Signal an die Abschlagvorrichtung beispielsweise bei 50% der
Farbintensität F liegen. Diese Methode funktioniert besonders
gut bei einem deutlichen Farbunterschied, wie etwa dem zwischen
einer weißen Faserstoffbahn und einem grünen Trockensieb.
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Ein
Nachteil von Farberkennungssystemen besteht darin, dass diese umso
unzuverlässiger werden, je geringer der Farbunterschied
zwischen Faserstoffbahn und Trockensieb ist. Dies ist beispielsweise
bei Maschinen zur Herstellung von Karton oder Verpackungspapieren,
wo bräunliche Papier- bzw. Kartonbahnen auf roten oder
bernsteinfarbenen Trockensieben aufliegen, der Fall. Hier kann nicht
mehr eindeutig zwischen Faserstoffbahn und Trockensieb differenziert
werden. Dadurch kommt es entweder zu einer Bahnabrisserfassung ohne
Abriss oder zu einem Abriss ohne Bahnabrisserfassung. Ersteres führt
zu einem unnötigen Produktionsstillstand und damit zu finanziellen
Einbußen für den Anlagenbetreiber, letzteres birgt
die Gefahr der Beschädigung der Maschine in sich.
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Ein
weiterer Nachteil von Farberkennungssystemen besteht darin, dass
deren Funktionalität durch Umgebungslicht gestört
werden kann.
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Überdies
können Trockensiebe mit steigender Einsatzdauer stark verschmutzen,
wodurch die eigentliche Farbe des Trockensiebs durch die Schmutzablagerungen
verdeckt wird. In solchen Fällen hat es sich herausgestellt,
dass ein Farberkennungssystem ebenfalls nicht mehr zuverlässig
funktioniert.
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Es
ist auch bekannt, dass die Farben von Trockensieben sich im Laufe
des Einsatzes ändern, beispielsweise verblassen, und somit
Probleme bei der Abrisserkennung verursachen. Dies kann bestenfalls
durch ein ständiges Nachjustieren der Einrichtung zur Bahnabrisserfassung
behoben werden. Es können aber auch Fälle auftreten
bei denen trotz des Nachjustierens Bahnabrisse nicht mehr zuverlässig
erkannt werden können.
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In
einigen Fällen hat es sich auch herausgestellt, dass Schwankungen
der Restfeuchte in der Faserstoffbahn die Funktionalität
von Einrichtungen zur Bahnabrisserfassung nachhaltig negativ beeinträchtigen
können. Dies kann bis zu einem gewissen Grad durch regelmäßiges
Nachjustieren des Detektors in den Griff gebracht werden. Hierfür
können die Referenzsignale und der Auslöseschwellwert
neu gesetzt werden, es kann auch der Detektionswellenlängenbereich
angepasst werden.
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Ein
weiteres bekanntes Verfahren stellt die „Erkennung von Änderungen
in der Lichtstreuung (Pseudo-Strukturerkennung)" dar, wobei Licht
auf dem strukturierten Trockensieb anders gestreut wird als auf
der Faserstoffbahn. Dieser Unterschied wird genutzt, um Bahnabrisse
zu erkennen. Die Messung findet bei Wellenlängen etwas
oberhalb des sichtbaren Bereichs statt.
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Es
hat sich auch herausgestellt, dass Pseudo-Strukturerkennungssysteme
ebenfalls nicht zuverlässig funktionieren. Dies ist vermutlich
auf Verschmutzungen im Trockensieb oder auf die Transparenz der
noch teilweise feuchten Faserstoffbahn zurückzuführen.
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Weiterhin
wird bei den beiden genannten Verfahren schmalbandig detektiert,
das heißt es wird innerhalb eines Wellenlängenbereichs
von nur wenigen Nanometern, von etwa 20 bis 100, gemessen. Manche
Sensormodelle lassen es zwar zu, die Intensitäten verschiedener
Wellenlängenbereiche zu einem Summensignal zusammenzufassen,
wie dies etwa bei der Addition der drei Intensitätskanäle
eines RGB-Sensors geschieht. Jedoch wird auch hier das Spektrum
nicht kontinuierlich erfasst.
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Bei
Farberkennungssystemen tritt es des Öfteren auf, dass nur
eine geringe Signaldifferenz zwischen den reflektierten Intensitäten
des Trockensiebs und der Faserstoffbahn erreicht wird. Dies ist beispielsweise,
wie bereits ausgeführt, bei Maschinen zur Herstellung von
Karton- oder Verpackungspapieren, wo bräunliche Papier-
bzw. Kartonbahnen auf roten oder bernsteinfarbenen Trockensieben
aufliegen, der Fall. Hier kann es entweder zu einer Bahnabrisserfassung
ohne Abriss oder zu einem Abriss ohne Bahnabrisserfassung kommen.
Ersteres führt zu einem unnötigen Produktionsstillstand
und damit zu finanziellen Einbußen für den Anlagenbetreiber,
letzteres birgt die Gefahr der Beschädigung der Maschine
in sich.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 42 16 653 A1 ist beispielsweise ein Verfahren
zur Erfassung von Bahnabrissen bekannt, bei dem die Änderung
der Farbtönung des Trockensiebs durch automatische Nachreferenzierung
korrigiert wird.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung der eingangs genannten Arten derart weiterzubilden,
dass im Vergleich zum Stand der Technik eine zuverlässigere
Erfassung von Bahnabrissen in einer Sektion einer Maschine zur Herstellung
einer Faserstoffbahn ermöglicht wird. Diese Sektion soll
insbesondere eine einreihige Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung
einer Faserstoffbahn sein.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die von
der Faserstoffbahn und/oder von wenigstens einem Bestandteil des
Bahnträgers reflektierte Intensität der Leuchtquelle
in einem Wellenlängenbereich zwischen 800 bis 2.600 nm
mittels des Detektors gemessen wird, um einen Abriss der Faserstoffbahn
zuverlässig zu erfassen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren weist neben der Detektion
von Bestandteilen der Faserstoffbahn, wie etwa Zellulose, Füllstoff
oder Lignin, und/oder Bestandteilen des Bahnträgers, wie
beispielsweise PET, den großen Vorteil auf, dass in dem genannten
Wellenlängenbereich die Differenz zwischen der reflektierten
Intensität der Faserstoffbahn und der reflektierten Intensität
zumindest eines Bestandteils des Bahnträgers sehr stark
ausgeprägt ist. Dadurch fallen die Beeinflussungen durch
Bahnträgeralterung, Bahnträgerverschmutzungen
und Restfeuchte in der Faserstoffbahn deutlicher geringer als bei
herkömmlichen Verfahren aus. Überdies wird dieses
Verfahren auch nicht von der Farbe der Faserstoffbahn und der Feuchte
des Bahnträgers, insbesondere des Trockensiebs beeinflusst.
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Außerdem
weist das erfindungsgemäße Verfahren eine geringe
Anfälligkeit gegenüber Fremdlicht auf. Zudem können
auch die Bestandteile des Bahnträgers detektiert werden.
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Die
von der Faserstoffbahn und/oder von wenigstens einem Bestandteil
des Bahnträgers reflektierte Intensität der Leuchtquelle
wir bevorzugt in einem Wellenlängenbereich in einem Bereich
zwischen 800 und 1.000 nm, zwischen 1.070 und 1.170 nm, zwischen
1.380 und 1.650 nm, zwischen 1.600 und 1.700 nm, zwischen 2.200
und 2.500 nm oder zwischen 2.400 und 2.600 nm mittels des Detektors gemessen.
Diese Wellenlängenbereiche erlauben eine sichere Detektion
der genannten Bestandteile der Faserstoffbahn.
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Im
Hinblick auf eine praxisnahe und solide Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Leuchtquelle bevorzugt spezifisches Licht
emittiert. Eine derartige Leuchtquelle hat sich in angrenzenden
Gebieten und ähnlichen Anwendungsfällen bereits
bestens bewährt.
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Damit
das erfindungsgemäße Verfahren bei möglichst
vielen, gegebenenfalls auch unterschiedlichen Anwendungsfällen
seine Verwendung finden kann, wird zwischen der Leuchtquelle und
dem Detektor der optischen Einrichtung zur Bahnabrisserfassung bevorzugt
mindestens ein Filter dazwischengeschaltet. Die Verwendung mindestens
eines Filters erlaubt die Durchführung größerer
Messmodifikationen bei lediglich geringen Umbaumaßnahmen
samt einhergehenden Kosten.
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Durch
den Filter wird der Wellenlängenbereich bevorzugt von 800
bis 2.600 nm gesetzt bzw. begrenzt. Mit mehreren Filtern kann der
gemessene Wellenlängenbereich auf einfacher Weise nach
oben und nach unten hin innerhalb der gewünschten Wellenlängen
begrenzt werden.
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Der
Detektor misst in bevorzugter Ausführung in einem Wellenlängenbereich
von 800 bis 2.600 nm, da hierbei wiederum die Wellenlängen
der wesentlichen Bestandteile der Faserstoffbahn, wie beispielsweise
Lignin und/oder Cellulose, messtechnisch miterfasst werden.
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Ferner
kann auch der Wellenlängenbereich für die Messung
durch den Detektor und/oder durch den Filter begrenzt werden. Dies
erlaubt eine größere Anwendungsflexibilität
des Verfahrens bei einem geringen technischen Aufwand und überschaubaren Kosten.
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Für
die direkte oder indirekte Aktivierung der Abschlagvorrichtung für
die Faserstoffbahn durch die Einrichtung zur Bahnabrisserfassung
wird bevorzugt mindestens ein Auslöseschwellwert gesetzt,
der vorzugsweise einstellbar ist. Somit kann in Abhängigkeit von
den Eigenschaften der Faserstoffbahn das „Aktivierungsverhalten"
der Abschlagvorrichtung gezielt eingestellt werden.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die von
der Faserstoffbahn und/oder von wenigstens einem Bestandteil des
Bahnträgers reflektierte Intensität der Leuchtquelle
in einem Wellenlängenbereich zwischen 800 bis 2.600 nm
mittels des Detektors messbar ist, um einen Abriss der Faserstoffbahn
zuverlässig zu erfassen.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise
wiederum vollkommen gelöst und es ergeben sich die bereits
genannten erfindungsgemäßen Vorteile.
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Weitere
Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf
die Zeichnung.
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Es
zeigen
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1 einen
beispielhaften Signalverlauf einer optischen Einrichtung zur Bahnabrisserfassung beim
Auftreten eines Bahnabrisses;
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2 eine
schematische Darstellung eines Teilabschnitts einer Maschine zur
Herstellung einer Faserstoffbahn gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung; und
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3 eine
schematische Darstellung einer Anordnung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einer optischen Einrichtung zur Bahnabrisserfassung.
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In
der 2 ist in einer Seitendarstellung schematisch ein
Ausschnitt aus einer Sektion 2 einer allgemein mit 1 bezeichneten
Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 3 gezeigt.
Die dargestellte Sektion 2 ist rein beispielhaft eine Trockenpartie,
sie kann selbstverständlich auch eine Siebpartie oder eine
Trockenpartie sein.
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In
an sich bekannter Weise erfüllt die Trockenpartie 2 innerhalb
der Maschine 1 die Funktion, einer hergestellten und/oder
bearbeiteten Faserstoffbahn 3 Feuchtigkeit zu entziehen,
das heißt sie zu trocknen.
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Im
in der 2 gezeigten Beispiel erfolgt dies durch Kontakttrocknung,
wobei eine in der Zeichnung von links zuzuführende Faserstoffbahn 3 durch
direkten Kontakt mit einer Mehrzahl von Trockenzylindern 4 einerseits
und einem die Trockenzylinder 4 umlaufenden endlosen Trockensieb 5 andererseits
getrocknet wird. Das Trockensieb 5 ist hierbei der Bahnträger.
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In
der 2 sind zwei Trockensiebe 5 in ihrem vollständigen
Umlaufsweg dargestellt, wobei jedes der Trockensiebe 5 jeweils
eine Gruppe von Trockenzylindern 4 umläuft. Genauer
verläuft jedes Trockensieb 5 im Bereich der Trockenzylinder 4 wellenförmig
auf und ab, wobei das Trockensieb 5 am Wellenberg von einem
Trockenzylinder 4 umgelenkt wird und im Wellental von einer
Saugwalze einer jeweiligen Unterdruckeinrichtung 6 umgelenkt
wird. Nach dem Verlassen des letzten Trockenzylinders 4 der entsprechenden
Gruppe wird das Trockensieb 5 über mehrere Führungsrollen 7 wieder
zum ersten Trockenzylinder 4 der Gruppe zurückgeführt.
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Zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Erfassung eines Abrisses einer Faserstoffbahn 3 in
der Trockenpartie 2 der Maschine 1 zur Herstellung
der Faserstoffbahn 3 ist für jede Gruppe von Trockenzylindern 4 mindestens
eine symbolisch angedeutete optische Einrichtung 8 zur Bahnabrisserfassung
vorgesehen, welche in der 3 prinzipiell
beschrieben wird. Überdies ist für jede Gruppe
von Trockenzylindern 4 wenigstens eine lediglich schematisch
angedeutete Abschlagvorrichtung 9 für die Faserstoffbahn 3 vorgesehen,
die durch die optische Einrichtung 8 zur Bahnabrisserfassung direkt
oder indirekt aktiviert wird.
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Die 3 zeigt
eine schematische Darstellung einer Anordnung einer Vorrichtung 10 mit
einer optischen Einrichtung 8 zur Bahnabrisserfassung.
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Die
Vorrichtung 10 mit der optischen Einrichtung 8 zur
Bahnabrisserfassung kann in einer Sektion, insbesondere in einer
Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 3 verwendet
werden. Die Faserstoffbahn 3 liegt dabei auf dem durch
die Trockenpartie geführten Trockensieb 5 auf.
Das Trockensieb 5 ist hierbei der Bahnträger.
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Die
optische Einrichtung 8 zur Bahnabrisserfassung umfasst
eine spezifische Leuchtquelle 11 in Ausgestaltung einer
Lichtquelle 12, wie beispielsweise eine Lampe 13 oder
dergleichen, und einen Detektor 14. Die optische Einrichtung 8 ist
so ausgelegt, dass die von der Faserstoffbahn 3 und/oder
von wenigstens einem Bestandteil des Trockensiebs 5 (gestrichelte
Darstellung) reflektierte Intensität IR der Leuchtquelle 11 in
einem Wellenlängenbereich L zwischen 800 bis 2.600 nm mittels
des Detektors 14 messbar ist, um einen Abriss der Faserstoffbahn 3 zuverlässig
zu erfassen. Die von der Faserstoffbahn 3 und/oder von
wenigstens einem Bestandteil des Bahnträgers 2 reflektierte
Intensität IR der Leuchtquelle 11 ist
insbesondere in einem Wellenlängenbereich L in einem Bereich
zwischen 800 und 1.000 nm, zwischen 1.070 und 1.170 nm, zwischen
1.380 und 1.650 nm, zwischen 1.600 und 1.700 nm, zwischen 1.900
und 2.000 nm, zwischen 2.000 und 2.150 nm, zwischen 2.200 und 2.500
nm oder zwischen 2.400 und 2.600 nm mittels des Detektors 14 messbar.
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Die
Leuchtquelle 11 emittiert Licht in dem genannten Wellenlängenbereich
L, welches von der Faserstoffbahn 3 und/oder von wenigstens
einem Bestandteil des Trockensiebs 5 reflektiert wird.
Das reflektierte Licht wird dann von dem Detektor 14 gemessen
und das erhaltene Signal in bekannter Weise ausgewertet. Die Anstellungen,
insbesondere die Winkel und die Abstände, sowohl der Leuchtquelle 11 und
des Detektors 14 können dabei in einem dem Fachmann
bekannten Rahmen gewählt werden.
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In
der dargestellten Ausführung ist zwischen der Leuchtquelle 11 und
dem Detektor 14 der optischen Einrichtung 8 zur
Bahnabrisserfassung ein Filter 15 dazwischengeschaltet,
vorzugsweise in dargestellter Weise zwischen der Faserstoffbahn 3 bzw. dem
Trockensieb 5 und dem Detektor 14. Dabei ist vorgesehen,
dass der Detektor 14 in einem Wellenlängenbereich
L von 800 bis 2.600 nm misst und/oder der Filter 15 den
Wellenlängenbereich L von 800 bis 2.600 nm setzt. Somit
ist der Wellenlängenbereich L für die Messung
durch den Detektor 14 und/oder durch den Filter 15 begrenzt.
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Für
die direkte oder indirekte Aktivierung der lediglich angedeuteten
Abschlagvorrichtung 9 für die Faserstoffbahn 3 ist
durch die Einrichtung 8 zur Bahnabrisserfassung mindestens
ein Auslöseschwellwert S gesetzt.
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Die
in der 3 dargestellte Vorrichtung 10 mit der
optischen Einrichtung 8 zur Bahnabrisserfassung eignet
sich insbesondere auch hervorragend zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Zusammenfassend
ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Verfahren und eine
Vorrichtung der eingangs genannten Arten derart weitergebildet werden,
dass im Vergleich zum Stand der Technik eine zuverlässigere
Erfassung von Bahnabrissen in insbesondere einreihigen Trockenpartien
einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn ermöglicht
wird.
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- 1
- Maschine
zur Herstellung einer Faserstoffbahn
- 2
- Trockenpartie
(Sektion)
- 3
- Faserstoffbahn
- 4
- Trockenzylinder
- 5
- Trockensieb
(Bahnträger)
- 6
- Unterdruckeinrichtung
- 7
- Führungsrolle
- 8
- Einrichtung
zur Bahnabrisserfassung
- 9
- Abschlagvorrichtung
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Leuchtquelle
- 12
- Lichtquelle
- 13
- Lampe
- 14
- Detektor
- 15
- Filter
- F
- Farbintensität
- IR
- Reflektierte
Intensität
- L
- Wellenlängenbereich
- S
- Auslöseschwellwert
- t
- Zeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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