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Vorrichtung zum Anzeigen sowie Aufrechterhalten des Mahlgrades von
Papierstoff Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anzeigen sowie Aufrechterhalten
des Mahlgrades von Papierstoff während der Herstellung von Papier auf einem festgelegten
Wert.
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Um die Eigenschaften von Papier möglichst konstant zu halten, ist
eine genaue Kontrolle der Arbeitsweise der ganzen Stoffaufbereitung wünschenswert,
die den Mahlgrad des Stoffes beeinflußt; das gilt besonders für die Stoffmühlen,
wie z. B. die Kegelstoffmühlen. Es ist möglich, die Arbeitsweise dieser Stoffmühlen
zu steuern, um die Ergebnisse, also die Eigenschaften des gemahlenen Stoffes, konstant
zu halten.
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So wurden beispielsweise Stoffmühlen zur Kompensation der Variationen
der Stoffeigenschaften bisher derart reguliert, daß die Bestimmung des Mahlgrades
des Papierstoffes durch Messen des Vakuums bei der Saugwalze der Langsiebmaschine
erfolgt ist. In dieser Zone ist der Papierstoff bereits auf dem Sieb abgelagert,
so daß es zu spät ist, um Eigenschaften des derart abgelagerten Stoffes zu ändern
oder zu verbessern.
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Es ist auch bekannt, die Stoffmühlen dadurch zu regulieren, daß die
Bestimmung des Mahlgrades des Papierstoffes vor der Papiermaschine im Stoffaufbereitungsabschnitt
durch kontinuierliches Messen von Proben erfolgt, die durch eine Umleitung aus der
geschlossenen Leitung entnommen werden, wobei solche Meßgeräte gewöhnlich aus einer
kleinen Langsiebmaschine mit einem sich bewegenden oder einem rotierenden Rundsieb
bestehen.
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Die deutsche Patentschrift 846512 zeigt beispielsweise eine
Vorrichtung zur Bildung eines Papierprüfblattes. Diese den bekannten Laboreinrichtungen
ähnliche Vorrichtung ist nicht fest mit der Papiermaschine verbunden, und der in
sie eingefüllte zu prüfende Papierstoff wird in keinem Fall mehr in die Stoffzufuhrleitung
der Maschine zurückgeführt.
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Eine weitere bekannte Vorrichtung ist im USA.-Patent 3 058 672 gezeigt.
Sie verwendet eine Zweigleitung aus der von den Stoffmühlen herkommenden Leitung,
um eine Probe des gemahlenen Stoffes durch verschiedene Leitungen und Leitungsvereinigungen
in einen offenen Trog zu pumpen, in welchem die gemahlene Probe mittels eines langsam
rotierenden Entwässerungszylinders geprüft wird. Die Ergebnisse dieser Prüfung werden
automatisch der Stoffmühle übermittelt und bewirken eine Verstellung der Mahlleistung.
Obwohl diese Vorrichtung automatisch arbeitet, läßt die Verwendung einer Probenleitung
zum Wegführen einer Probe aus der Stoffleitung und somit der damit verbundenen möglichen
Gefahr eines Verstopfens der Leitungsvereinigungen sowie der Pump-, Verdünnungs-,
Umrühr- und Niederschlagswirkungen, denen die Probe in der Prüfvkrrichtung ausgesetzt
ist, Zweifel daran aufkommen, daß sich die geprüfte Probe im gleichen Zustand befindet
wie der in der Stoffleitung verbleibende Papierstoff. Da außerdem relativ viel Zeit
verstreicht, bis die Probe, nachdem sie den verschiedensten unerwünschten Einflüssen
in der Vorrichtung ausgesetzt wurde, untersucht wird, ist klar, daß eine sofortige
Verstellung der Stoffmühle zwecks Änderung der Eigenschaften des aus den Mühlen
ausgetretenen Papierstoffes nicht möglich ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung prüft nicht eine der Stoffleitung
entnommene Probe in einem separaten laborhaften Verfahren, noch untersucht sie eine
Probe, welche durch eine Umgehungs- oder Zweigleitung weggenommen wurde, oder eine
solche, die durch verschiedene Leitungen gepumpt, verdünnt, umgerührt oder niedergeschlagen
wurde. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Probe in einem an der Papierstoffzuleitung
angebrachten Standrohr geprüft, so daß die die Probe enthaltende Kammer einen geschlossenen
Teil der Stoffleitung selbst bildet und von letzterer lediglich durch das beim Prüfen
verwendete Entwässerungssieb getrennt
ist. Es wird daher eine genaue
Prüfung des im selben Moment in der Leitung befindlichen Stoffes erzielt, und nach
Beendigung der Prüfung wird der geprüfte Stoff bei dieser Methode wieder in die
Stoffzuleitung zurückgeschickt. Indem in der Stoffzuleitung selbst geprüft wird,
können die Ergebnisse sofort an die Stoffmühlen weitergegeben werden, um die Mahlleistungen
bzw. -bedingungen entsprechend zu ändern und dabei eventuell vorkommende Abweichungen
von den gewünschten Stoffeigenschaften zu korrigieren, und zwar bevor der gemahlene
Stoff das in der Papiermaschine gleichzeitig hergestellte Papier ungünstig beeinftußt
hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs
genannten Art unter Beseitigung der erwähnten Nachteile herkömmlicher Vorrichtungen
so weiter auszugestalten, daß sie auf relativ einfache Weise die Möglichkeit bietet,
ohne zeitliche Verzögerung den Mahlgrad des die Stoffleitung durchströmenden Gutes
automatisch und periodisch zu bestimmen und die genaue Hinweise auf die Stoffqualität
vermittelnden Testergebnisse unmittelbar an die Stoffmühlen-Regelorgane weiterzuleiten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich im wesentlichen aus
durch ein an der Papierstoffzuteilung angebrachtes, mit Maßeinteilung versehenes
Standrohr, das oben geschlossen und unten offen ist, ein Ventil zum direkten Anschluß
der offenen Unterseite des Standrohres an das Innere der Papierstoffzuleitung, ein
horizontalliegendes Sieb, welches zwischen dem Standrohr und dem Ventil angeordnet
ist, um die Fasern von der Flüssigkeit des Papierstoffes zu trennen, ferner einen
Anschluß im oberen Teil des Standrohres für eine Luftabsaugung, z. B. Saugpumpe,
eine Luftzuführung, z. B. Druckpumpe, sowie dem Standrohr zugeordnete Kontroll-
und Anzeigegeräte, die den höchsten durch die Flüssigkeit erreichten Spiegel mit
einem vorbestimmten Spiegel vergleichen, um den relativen Mahlgrad des Papierstoffes
anzuzeigen.
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Mit dieser besonderen Anordnung der Vorrichtung kann der Mahlgrad
des Papierstoffes geprüft werden, bevor letzterer in die Maschine gelangt, und die
Stoffmühlen können mittels der Vorrichtung sofort verstellt werden, so daß ein Papierstoff
geliefert wird, der praktisch fehlerfrei auf das Sieb ausfließt. Bei dieser Vorrichtung
fehlen zudem gegenüber früheren Einrichtungen sämtliche rotierenden Teile.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen im folgenden näher beschrieben; es zeigt F i g. 1 einen Seitenriß des
Mahlgradprüfers, der auf der Hauptpapierstoffleitung angeordnet ist, F i g. 2 bis
5 die Arbeitsperiode des Mahlgradprüfers, F i g. 6 einen vollautomatisch arbeitenden
Mahlgradprüfer, wobei die Stoffmühlen durch die Ergebnisse des Mahlgradprüfers hergestellt
werden. Außerdem ist die geschlossene Papierstoffzuleitung ersichtlich, welche von
den Stoffmühlen zur Papiermaschine führt. Die Papiermaschine und die Stoffmühlen
sind schematisch in stark verkleinertem Maßstab dargestellt.
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Wie am besten aus F i g. 6 hervorgeht, ist zur Papierstoffaufbereitung
im Abschnitt 20 eine Einrichtung vorgesehen, welche der Erzeugung einer Papiermasse
mit den fertigen Papier entsprechenden Eigenschaften dient. Diese Einrichtung kann
beispielsweise eine Kegelstoffmühle sein. Die Stoffmühlen 21 besitzen eine Steuerung
zur Einstellung der Mahlwalzen oder -scheiben oder zur Steuerung des auf die Walzen
oder Scheiben ausgeübten Druckes, die durch das pneumatische Organ 22 versinnbildlicht
wird, das den Rotor der Stoffmühle in bezug zum Stator axial verschieben kann. Solche
Steheinrichtungen, sowohl pneumatische als auch elektrische, sind in der Technik
genügend bekannt und werden daher hier nicht näher beschrieben. Die Stoffmühle 21
liefert aufbereiteten Stoff in die Papierstoffleitung 23, die zu anderen Bearbeitungsvorrichtungen
führen kann, wie z. B. zu Stoffbütten, die aber auch direkt in einem Stoffauflaufkasten
24 einer Papiermaschine führen kann. Die Papiermaschine kann eine Langsiebmaschine
25 in dem Abschnitt 26 zur Papierherstellung sein. Bei einer bekannten pneumatischen
Stoffmühlensteuerung besitzt die Druckdose 22 eine Membran, wobei eine Druckluftleitung
27 auf die eine Seite der Membran und eine Druckluftleitung 28 auf die andere Seite
derselben führt, um die Mahlwalze verschieben zu können.
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Der Mahlgradprüfer 33 befindet sich hinter den Stoffmühlen 21, aber
vor der Papiermaschine 25 und auf der Stoffzuleitung 23. Der Mahlgradprüfer 33 besteht
aus einem mit Maßeinteilung versehenen vertikalen Standrohr 34. Das Standrohr 34
besteht vorzugsweise aus einem transparenten, plastischen Material mit einer geschlossenen
Oberseite 36 und einer offenen Unterseite 42. Die untere Seite 42 ist verbreitert
und hat einen Einschnitt 38 (vgl. F i g. 2 bis 5) zur Aufnahme eines auswechselbaren
Ringes 39, wobei dieser Ring ein Sieb 41 zur Bildung eines papierartigen
Blattes trägt. Dieses Sieb besteht aus Maschen bestimmter Größen. Steht das Standrohr
senkrecht, so erstreckt sich das Sieb 41. horizontal durch den Unterteil 42 des
Standrohres 34, um die Fasern 43 vom Stoffbrei 20 zu trennen, während das
Filtrat 44
des Stoffes in den Oberteil 45 des Standrohres 34 steigen kann.
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Vorzugsweise ist das Standrohr 34 auf der Auslaßseite eines kugelartigen
Abschaltventils 46 befestigt, wobei das Ventil 46 an der Stoffzuleitung 23
befestigt ist. Das Standrohr 34 ist drehbar um das Gelenk 47 und durch die lösbare
Klammer 48 festgehalten, die auf der dem Gelenk gegenüberliegenden Seite des Rohres
angeordnet ist. Das Ventil 46 ist normalerweise offen, so daß das Standrohr direkt
mit dem Innern der Stoffleitung 23 verbunden ist; weil aber die Oberseite 36 des
Standrohres geschlossen ist, bleibt die Stoffleitung dennoch einigermaßen geschlossen
und kann demnach unter dem üblichen Leitungsdruck stehen. Falls ein Sieb 41 durch
ein Sieb mit einer anderen Maschenweite ersetzt werden soll, kann das Ventil 46
geschlossen, die Klammer 48 gelöst, das Standrohr heruntergeklappt und der Ring
39 ausgewechselt werden. Anschließend wird das Standrohr wieder an das Ventil geklammert
und das Ventil geöffnet.
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Eine selbsttätig arbeitende Vorrichtung 50 senkt und erhöht
abwechslungsweise den Luftdruck im Oberteil 45 des Standrohres 34. Die Luftabsaugung
51 zum Senken des Luftdruckes umfaßt eine Luftleitung 52, die an den Oberteil 45
des Standrohres angeschlossen ist und zu einer Leitung 53 führt, die nach außen
zu einer Saugpumpe üblicher Bauart oder zu einer Sauganlage führt, die alle mit
54 bezeichnet
sind. Die Druckluftzuführung 55 zur Steigerung des
Luftdruckes weist eine Luftleitung 52 auf, die mit dem Oberteil 45 des Standrohres
34 verbunden ist und zu einer Leitung führt, die mit der Druckluftanlage oder einer
Luftpumpe mit Druckbehälter 57 üblicher Bauart verbunden ist. Ventile können in
die Luftleitungen 53 und 56 eingebaut werden, um den Mahlgradprüfer 33 von Hand
zu betätigen. Vorzugsweise erfolgt aber diese Betätigung automatisch durch einen
Programmschalter 58 mit Luftzuleitung und Absaugung und umfaßt einen Zeitschalter
und Ventile zur periodischen Betätigung des Mahlgradprüfers in vorbestimmten Zeitintervallen.
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Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Mahlgrad durch
die Flüssigkeitsmenge bestimmt, die während einer bestimmten Zeitperiode infolge
der spezifischen Druckdifferenz in dem Rohr hinaufsteigt. Das gleiche Ergebnis könnte
durch Messen der Zeit erreicht werden, die zur Erreichung eines bestimmten Niveaus
in dem Standrohr benötigt wird.
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Normalerweise ist das Standrohr 34 mit Luft gefüllt. die unter dem
spezifischen Druck der positiven Druckdifferenzperiode steht, um den Papierstoff
so lange abwärts zu drücken, bis der ganze Raum zwischen der geschlossenen Oberseite
36 des Standrohres und dem Niveau bei der Hauptpapierstoffleitung 23 von Papierstoff
geklärt ist (vgl. F i g. 2). In vorbestimmten Zeitintervallen betätigt der Programmschalter
58 die Luftabsaugung 51, um Luft aus dem Oberteil 45 des Standrohres 34 zu entfernen,
wodurch der Papierstoff 29 durch das Ventil 46 in das Standrohr 34 steigen kann.
Die im Stoff enthaltenen Fasern 43 werden durch das Sieb 41 zurückgehalten, während
die Flüssigkeit in einer Säule weiter in die Kammer 45 steigt (F i g. 3). Die Flüssigkeitssäule
erreicht ihr höchstes Niveau am Ende der negativen Differenzdruckperiode. Eine Niveauanzeige
63 auf dem Standrohr 34 stellt das wünschenswerte, normale Niveau des Stoffes dar;
dieses Niveau kann dann optisch durch das transparente Standrohr mit dem tatsächlich
erreichten Niveau verglichen werden, wodurch jede Abweichung vom normalen Mahlgrad
festgestellt werden kann. Außerdem können weitere Hilfsmittel für derartige optische
Vergleiche angeordnet werden, wie z. B. eine empfindliche Flüssigkeitsniveaumeßeinrichtung
64 üblicher Bauart, um jedes in dem Standrohr 34 nacheinander erreichte Höchstniveau
festzustellen. Die Flüssigkeitsspiegelmeßeinrichtung 64 ist im Betrieb mit einem
Flüssigkeitsspiegelaufzeichner 65 verbunden, der die Ergebnisse jeder Mahlgradprüfung
aufzeichnet und sie mit einem Normalwert vergleicht.
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Aus F i g. 5 ist ersichtlich, daß nach Erreichen des maximalen Spiegels
im Standrohr 34 dieser festgestellt und aufgezeichnet wird, worauf der Programmschalter
58 die Absaugung 51 abschaltet und die Druckluftzuführung 55 mit dem Oberteil 45
des Standrohres 34 verbindet. Durch den zunehmenden Luftdruck im Rohr 34 wird die
Flüssigkeitssäule oberhalb des Siebes abwärts getrieben, um das Sieb von der Faserschicht
zu befreien. Der ganze Stoff fließt zurück auf das Niveau 61 und geht zurück in
die Papierstoffleitung 23. Auf diese Weise ist die Prüfvorrichtung zur nächsten
Untersuchungsperiode bereit.
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Das Registriergerät 65 kann, wie aus F i g. 6 ersichtlich ist, durch
ein pneumatisches Registrier- und Steuergerät 66 ersetzt und mit den Luftleitungen
27 und 28 der -Stoffmühlen verbunden werden, um die Stoffmühlen zu verstellen, wenn
Abweichungen vom normalen Mahlgrad auftreten, die durch das Registrier- und Steuergerät
festgestellt werden. Die Druckluft kann weniger als 7 atü haben, wobei dieser Druck
durch Ventile üblicher Bauart auf 0,35 bis 1 atü reduziert und dem Steuergerät 66
zugeführt wird. Ebenso kann der Druck der in das Standrohr 34 eingeführten Luft
dem Druck angepaßt werden, der zur Entleerung des Standrohres 34 und des Ventils
46 vom Papierstoff notwendig ist.
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Die Siebe 41 bestehen vorzugsweise aus einem Oberteil mit feinen Maschen
67 und einem Unterteil aus groben Maschen 68. Die Siebe 41 können auch aus einem
einzigen perforierten Metallblech bestehen.
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Wie aus F i g. 6 zu ersehen ist, kann der Mahlgradprüfer 33 auch ein
Paar räumlich gestrennter Sonden 70 und 71 umfassen, die jede in einer anderen Höhe
in der Kammer 35 enden und in einen Stromkreis 72 geschaltet sind. Dieser Stromkreis
72 besteht aus einer Stromquelle 73 und einer elektrischen Schalttafel 74, auf der
die Ergebnisse der Mahlgradprüfung optisch angezeigt werden.
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Der in F i g. 6 gezeigte Mahlgradprüfer 33 ist ähnlich ausgebildet
wie das Gerät 33 in F i g. 1 bis 5, abgesehen davon, daß das Sieb 41 zwischen einem
Paar von flachen, mit Öffnungen versehenen Platten 82 und 83 montiert ist, die mit
einem Handgriff 84 versehen sind und in einem Spalt 86 im Unterteil 85 des Prüfgerätes
eingespannt sind. Die Basis 85 ist mit Schrauben 87 auf jeder gegenüberliegenden
Seite des Spalts 86 mit dem Ventil 46 verbunden, wobei jede Schraube durch den Spalt
86 reicht und mit einer Schraubenfeder 88 versehen ist. Normalerweise ist die Vorrichtung
durch Dichtungsringe 91 und 92 gegen Leckage gedichtet, wobei die Schrauben 87 angezogen
und die Federn 88 zusammengedrückt sind. Um die Platten 82 und 83 und das Sieb 41
zu entfernen, werden die Schrauben gelöst, damit die Federn den Mahlgradprüfer 33
heben können, worauf die Platten gelöst und herausgezogen werden können.
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In der Vorrichtung der F i g. 6 erfolgt das Senken des Luftdruckes,
wenn der Hauptprogrammschalter 58 mittels eines Elektromagneten
102 das Ventil 101
öffnet; dabei ist das Entlüftungsventil
103 und das Ventil 104 normalerweise geschlossen. Die Vorbereitung zum Messen
erfolgt, wenn der Hauptprogrammschalter 58 mit Hilfe der Elektromagneten 102 und
105 das Ventil 101 schließt und das Ventil 103 öffnet und diesen Zustand während
eines ausgewählten Zeitintervalls aufrechterhält. Das eigentliche Messen erfolgt
am Ende dieses Intervalls, wenn der Programmschalter durch das Solenoid 106 das
Ventil 104 öffnet, wodurch das Registrier- und Steuergerät 66 ein Signal der Flüssigkeitshöhe
empfangen kann, welches vom Übermittler 164 übertragen wird. In diesem Beispiel
ist das Signal pneumatisch und stammt aus der Luftleitung 107. Der Flüssigkeitsspiegel,
der in jeder solchen Periode erreicht wird, wird aufgezeichnet. Die Periode kann
in beliebigen Intervallen wiederholt werden.
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An Stelle der Magnetventile 102, 103, 104 können Ventile 110,
114, 112 angeordnet werden, die von Hand betätigt werden.
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Das Registrier- und Steuergerät 66 vergleicht automatisch die Ergebnisse
jeder aufeinanderfolgenden Prüfung mit einem vorbestimmten, normalen Mahlgrad, und
beim Auftreten von ungewöhnlichen Abweichungen
vom Normalen reguliert
das Steuergerät 66 automatisch die Stoffmühlen, um diese Abweichungen zu kompensieren.