DE1598146A1

DE1598146A1 - Vorrichtung zur Bestimmung bestimmter Bestandteile von zur Papierherstellung dienenden faserfoermigen Partikeln sowie diese Vorrichtung anwendendes Verfahren

Info

Publication number: DE1598146A1
Application number: DE19661598146
Authority: DE
Inventors: Keyes Marion Alvan
Original assignee: Beloit Corp
Current assignee: Beloit Corp
Priority date: 1965-10-22
Filing date: 1966-10-21
Publication date: 1971-04-01
Also published as: SE328468B; FR1497820A; DE1598146B2; ES332651A1; GB1154350A; US3461030A; DE1598146C3

Description

Patentanwälte
Di?!. Inn. Γ. Wnickn^nn, Dr. ¹^. A. Welckmann

DIpI.liiQ.'ϊ.'.V-ιJkuann.Di?I.Pl.i«.Sr.K.Flncke

8 München 27, MöblstraS· 22

BEIOIT CORPORATION
1 St. Lawrende Avenue,
Beloit, Wisconsin, USA.

Vorrichtung zur Bestimmung bestimmter Bestandteile von zur Papierherstellung dienenden faserförmigen Partikeln sowie diese Vorrichtung anwendendes Verfahren

Die Erfindung bezieht eich allgemein auf eine Vorrichtung zur Messung der Grude faserförmiger Partikel und dgl. und Insbesondere auf ein System iur Heβsung der Länge, der Quer eohiii ttef Iac he und des Volumens eineelner fasern· Die Erfindung betrifft insbesondere eine eur Messung faserföralger Partikel dienende Vorrichtung bei der Papierherstellung, bsi der die Kontinuität dee betreffenden

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Herstellverfahrens nicht gestört wird. Im weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Messung verschiedener Bestandteile faserförmiger Partikel einer Papiennasse und auf die Erzeugung von die jeweilige Menge derartiger Bestandteile angebenden Steuersignalen zur automatischen Steuerung einer Papierherstellvorrichtung während der Papierherstellung.

Durch die Größe der jeweiligen in einer Papiennasse oder in einem Papierbrei enthaltenen lasern werden viele der Eigenschaften des jeweiligen Papiergewebes bestimmt. Sie Fasergröße ist veränderlich und hängt von vielen die Herstellung der Papiermaase beeinflussenden Faktoren ab. So tragen zu Größenänderungen der Fasern die Art und der Feuchtigkeitsgehalt des jeweils verwendeten Holzes bei, im weiteren auch die angewandten Papierschnitzel- und Papierherstellvorrichtungen sowie weitere bei der Herstellung einer Papiermasse angewandte Verfahrensschritte und Vorrichtungen. Sie erwähnten Änderungen sind ferner Feinfaktoren zuschreibbar, wie der bei dem Sohnitzel- und Breiherstellvorgang verwendeten Wassermenge und der Geschwindigkeit, mit der die entsprechenden Herstellvorriohtungen arbeiten.

Sa die Größe der in einem Papierbrei enthaltenen Fasern schwankt und ferner duroh die Fastrgröße viele der Endeigenaohaften des betreffenden Papis rgewebes bestimmt

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werden, ist es erwünscht, eine Torrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die Größe der einzelnen lasern "bestimmt werden kann. Eine solche Bestimmung oder Messung könnte dann dazu verwendet werden, die der Papierherstellvorriohtung jeweils zuzuführenden SingabcLgiößett so zu wählen, daß die JFasergröße entsprechend verändert wird.

Bei den bisher bekannten Verfahren zur Messung der Größe einzelner Fasern eines Papierbreies war es normalerweise erforderlich, aus dem Brei willkürlich entnommene Proben unter einem Mikroskop zu betrachten. Dies ist relativ zeitraubend und sehr umständlich; bestenfalls wird daher nur eine der Genauigkeit der einzelnen Untersuchungen entsprechende Genauigkeit erzielt. Ba ein solcher Vorgang langsam ist und insgesamt nur relativ wenige Proben untersucht werden können, können diese nicht als repräsentativ für den gesamten Papierbrei betrachtet werden.

Ein weiterer wichtiger faktor hinsiohtlioh der Einhaltung vorgeschriebener Eigenschaften eines Papiergewebes liegt in der Konsistenz des Papierbreies· Da die Konsistenz durch Vervielfachung des Gesamtfaservolumens pro mm mit der Trockenfaserwichte (die empirisch ermittelt wird) bestimmt werden kann, ist ein System zur Messung der Größe faserförmiger Partikel für eine derartige Bestimmung brauchbar. Ein derartiges Fasergrößen-Meßsystem ist ferner zur Bestimmung der ZuflnSbehälterkonsistenz brauchbar, da

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dieser Parameter durch Vervielfachung des zuvor erwähnten Konsistenzwertes mit dem Verdünnungsfaktor bestimmt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung der Größe von in einem Holzbrei enthaltenen Fasern zu schaffen, deren Größe sich während des gesamten Papierherstellvorganges ändert, und in Abhängigkeit von der jeweils gemessenen Größe geeignete Steuerfunktlonen auf die Papierherstellvorrichtung auszuüben, derart, daß das hergestellte Papier von gewünschter Güte und Qualität ist» Die Vorrichtung mißt dabei die mittlere Länge und die mittlere Querschnittefläche sowie das Gesamtvolumen des zur Papierherstellung verwendeten faserförmigen Materials und im weiteren die erforderlichen Bestandteile des faserförmigen Materials aus unmittelbar der Papierherstellmaschlne entnommenen Proben; danach werden entsprechende Steuersignale zur wirksamen Steuerung der Papierherstellmaschine ohne Unterbrechung der Kontinuität des Papierherstellvorganges abgegeben·

Die Konsistenz eines Papierbreies und die Zuflußbehälter-Konsietenz werden ebenfalls durch diese Vorrichtung bestimmt. Ein Maximalwert-Detektor dient dabei zur Abtastung von für die jeweilige Fasergröße kennzeichnenden Informationsslgnalen, die er in Dauerinformationssignale mit einer für die jeweilige Fasergröße kennzeichnenden Maximalamplitude umsetzt.

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Die genannten Merkmale und Vorteile werden durch Anwendung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung erreicht, die Vorrichtungen zur Entnahme einer Probe faserförmigen Breies an einer bestimmten Stelle einer Papierherstellmaschine ohne Unterbrechung der Kontinuität des Papierherstellvorganges sowie eine Meßvorriohtung zur Bestimmung der jeweiligen Fasergröße enthält. Ferner sind Vorrichtungen zur Hinzufügung einer Verdünnungeflüssigkeit in bestimmter ·

Menge zu der Probe des faserförmigen Materials vorgesehen, um die Anzahl an Paserpartikeln pro Volumeneinheit entnommener Lösung zu vermindern. Im weiteren sind Vorrichtungen zur Hinzufügung einer Elektrolytlösung zu der verdündfen Probe vorgesehen, demzufolge die Probenlösung elektrisch leitend wird. Danach werden die nunmehr in einem relativ großen Volumen an elektrisch leitender Flüssigkeit verteilten Paserpartikel der Probe durch eine in einem Tastkopf der Meßvorriohtung befindliche öffnung hindurohgeleitet, derart, daß sie in diesem Tastkopf für die jeweilige Partikelgröße kennzeichnende Signale erzeugen. Die von dem Tastkopf abgegebenen Informationssignale werden entsprechenden Verstärkern und Steuervorrichtungen zur exakten Steuerung der betreffenden Papierherstellvorriohtung zugeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Zeichnungen näher erläuttrt.

flg. 1 zeigt eoheaatisoh in tintm Blockdiagimaa tin Papitrbrtiproben-Syst·« genii der Erfindung, bti dem die jeweilige

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Größe faserförmiger Partikel gemessen und ein für die

größe

betreffende Partikel/kennzeichnender Signalimpuls abgegeben wird.

Pig· 2 zeigt sohematisch in einem Blockdiagramm einen Paserlängen-Analysator, der die von dem Proben-System gemäß Pig. 1 abgegebenen Signalimpulse aufnimmt. Pig. 3 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm einen

Paserdurchmesser-Analysator, der die von einem bei dem

Tastkopf in Pig. 1 gezeigten System vorgesehenen/abgegebenen

Signalimpulse aufnimmt.

Pig. 4 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm einen Konsistenz-Analyeator, der die von dem Proben-System gemäß Pig. 1 abgegebenen Signalimpulseaufnimmt und die relative Konsistenz desfaserförmigen Papierbreies mißt. Pig. 5 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm einen Längen- und/oder Durchmesser-Analysator, der die von dem Proben-System gemäß Pig. 1 abgegebenen Signalimpulse aufnimmt und eine Messung des Gesamtvolumens der Pasern durch Hinzufügen des Volumens der jeweiligen durch das Proben-System gemäß Pig. 1 hindurohtretenden Pasern vornimmt. Pig. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines Maximalwert-Detektors gemäß der Erfindung, wie er bei den in Piguren 2 und gezeigten Anordnungen verwendet werden kann.

?ig, 1 zeigt flchematifloh in einem Blookdiagramm ein allgemein mit 10 bezeichnete· Papierbrei-Probeneyitem. Eine Probtntntnahmtvorriohtung 11 dient dabei zur Entnahme von

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Papierbreiproben aus einer PapierherBtellmaechine (nicht gezeigt). Die jweilige Papierbreiprobe wird einem Tastkopf 12 zugeführt, in welchem die einzelnen Fasern der Papierbreiprobe durch eine öffnung 13 hindurchgelangen, demzufolge von einer Ausgangsl*,eitung 14 Informationsimpulse abgegeben werden. Die jeweiligen Informationsimpulse werden einem Zähler 15 zugeführt, der entweder die Gesamtlänge sämtlioher durch die öffnung 13 hindurchtretender Fasern und/oder die Gesamtquerschnittsflache sämtlicher durch diese öffnung 13 hindurchtretender Fasern zählen kann.

Die ProbenentnahiieTorrichtung 11 gibt die jeweilige Entnahmeprobe eines Papierbreies an eine Leitung 21 ab. In der Leitung 21 befindet sich ein Mengenmesser 16, der die Menge des durchfließenden Papierbreies mißt. Diese Heßwerte werden mit Hilfe eines Wandlers 17 in Form entsprechender Signale einer in Abhängigkeit von der jeweiligen Probenmenge betätigten Strömungsregelvorrichtung zugeführt. An die Regelvorrichtung 18 ist ein Verhältniseinstellregler 19 zur weiteren Informationsverarbeitung angeschlossen. In der Leitung 21 befindet sich noch ein von der Strömungsregelvorrichtung 18 gesteuertes und mit dieser verbündendes Ventil 20. Mit Hilfe dieses Ventils wird die Menge der durch die Leitung 21 strömenden Papierbreiprobe reguliert·

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Eine Verdünnungewasser-Quelle 22 ist mit einem Auslaß über ein Hauptventil 24 an eine Elektrolytlösungs-Quelle 23 angeschlossen. Sie aus Verdünnungswasser und Elektrolytlösung bestehende Mischung wird einem Mengenmesser 26 zugeführt, mit dem ein Wandler 27 verbunden ist. Über eine leitung 28 wird dem Verhältniseinstellregler 19 ein elektrisches Informationssignal zugeführt. Mit dem Verhältniseinstellregler 19 ist eine Einstellpunkt-Betätigungsvorrichtung 29 verbunden, mit deren Hilfe das geeignete Verhältnis zwischen der Menge an Papierbreientnahmeprobe und der Menge an hinzuzusetzender Verdünnungsflüssigkeit eingestellt wird. Von dem Verhältniselnstellregler 19 her wird ein Ventil 30 gesteuert, das in Flüssigkeitsverbindung mit dem Mengenmesser 26 zur Regulierung der Menge an von der Quelle abzugebender und mit der Elektrolytlösung zu vermischender Verdtinnungsflttssigkeit steht.

Die erforderliche Menge an elektrisch leitender Verdünnungsflüssigkeit fließt durch ein Rohr 31 hindurch, das in FlussigkeItsverbindung mit dem Rohr 21 steht. Wie Fig. 1 zeigt, wird die elektrisch leitende Verdünnungsflüssigkeit mit der Papierbreientnahmeprobe in dem Rohr vermischt; die vermischte Flüssigkeit fließt dann gemeinsam weiter.

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Ια der Nähe der leitung 21 ist, wie Pig. 1 zeigt, eine Heizvorrichtung 32 angeordnet, die über ein Potentiometer 34 an eine Weohselstromquelle 33 geschaltet ist. Ein Wärmemeßwandler 36 ist mit der leitung 21 verbunden und ermittelt die relative Temperatur der durch diese leitung hindurchströmenden Flüssigkeitsmischung aur Ableitung von! Steuersignalen, die kennzeichnend sind für die Flüssigkeit st emperatur. Das von dem Wandler 36 abgegebene Steuersignal wird einem Temperaturregler 37 zugeführt, der elektromechanisch mit einem Regelknopf 38 des Potentiometers 34 verbunden ist, wie dies durch eine gestrichelte linie 39 angedeutet ist. Die Wärmevorrichtung 32, der Wandler 36 und der Temperaturregler 37 sind zu einem geschlossenen Temperaturregelkreis für die in der leitung befindliche Flüssigkeit miteinander verbunden.

Die Flüsslgkeitsmischung Innerhalb der leitung 21 tritt durch ein leitfähigkeitsgefäß 40 hindurch. Dem leitfähigkeit sgefäß 40 ist ein Wandler 41 zugehörig, der der elektrischen leitfähigkeit der durch das Gefäß hindurchströmenden Flüssigkeit entsprechende elektrische Informationssignale erzeugt. Die von dem Wandler 45 abgegebenen elektrischen Informationssignale werden einem leitfähigkeit s-Regler 42 zugeführt, der mit dem Regelventil 24 verbunden 1st. Auf diese Welse wird die Menge der mit dem Verdünnungswaeeer vermischten Elektrolytlösung gtnau innerhalb vorgeschriebener Grenzen reguliert.

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Die Flüssigkeit strömt durch das leitfähigkeitsgefäß 40 hindurch und wird durch eine leitung 44 dem Tastkopf 12 zugeführt. Der Tastkopf 12 kann mit einer geeigneten Auslaufvorrichtung 45 versehen sein; ferner kann er die Papierbreientnahmeprobe führende Flüssigkeit hindurchströmen und zu dem Zuflußbehälter zurückzukehren oder sich außerhalb dieses Behälters ablagern lassen.

Der Tastkopf 12 ist mit zwei Elektroden 46 und 47 versehen,

auf
die sich/gegenüberliegenden Seiten der öffnung 13 befinden.

Die Elektrode 46 ist über einen lastwiderstand 46a oder dgl. an eine Gleichstromquelle angeschaltet, während die Elektrode 47 geerdet ist. Um jede Paser der in der elektrisch leitenden Verdünnungsflüssigkeit weitgehend verteilten Papierbreientnahmeprobe zu berücksichtigen, befindet sich in dem Tastkopf 12 ein Rührwerk 49. Das Rührwerk 49 kann beispielsweise an eine Druckluft-Antriebsvorrichtung 51 angeschlossen sein.

Der Tastkopf 12 stellt eine elektronische Vorrichtung dar, mit deren Hilfe Faserdurohmesser im Bereich Iron 1 bis 1000 Mikron durch Verschiebung der Elektrolytlösung in der öffnung 13 meßbar sind. Zwisohen den Elektroden 46 und 47 tritt ständig ein Spannungsabfall auf, der durch die Leitfähigkeit der Elektrolytlösung und duroh den Durohmesser der öffnung 13 bestimmt ist. Wenn duroh die öffnung 13 ein Partikel hlndurohtritt, wird die Ionenatrömung duroh die

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Öffnung augenblicklich unterbrochen, wodurch die zwischen den Elektroden 46 und 47 liegende Spannung ansteigt. Die Größe der zwischen den Elektroden 46 und 47 auftretenden Spannungsänderung wird hauptsächlich durch das Verhältnis von Faserquerschnittsflache zu Größe der öffnung 13 bestimmt.

In Pig. 2 ist ein gemäß den Prinipien der Erfindung aufgebauter Faserlängen-Analysator gezeigt. Von dem Tastkopf 12 abgegebene Informationsimpulse werden einem Verstärker 61 zugeführt, der die elektrischen Impulse verstärkt. Ein Begrenzungsverstärker 62 nimmt die vom Ausgang des Verstärkers 61 abgegebenen Signale auf und begrenzt diese auf einen vorbestimmten Amplitudenwert· Das jeweilige Signal wird dann einer Integratorschaltung 63 zugeführt. Die von dem Begrenzer 62 abgegebenen Ausgangsimpulse besitzen eine konstante Amplitude, sind aber von verschieden langer Dauer. Daher erzeugt die Integratorschaltung 63 einen Sägezahnimpuls, dessen Amplitude durch die Impulsdauer des jeweiligen von dem Begrenzer 62 abgegebenen Impulses bestimmt ist.

Das Ausgangesignal der Integratorschaltung 63 wird einem Maximalwert-Detektor 64 zugeführt, der den jeweiligen Sägezahnimpuls in eine Gleichspannung mit weitgehend der gleichen Amplitude wie der des Sägezahnimpulses umsetzt. Die Auegangesignale des Maximalwert-Detektors werden einem Analog-Digital-Konverter 66 zugeführt, der ein digitales Steuersignal abgibt, das kennzeichnend für die Amplitude der zugeführten Gleich-

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spannung ist. Das Auegangssignal des Analog-Digital-Konverters 66 wird einem Rechner 67 zugeführt, der automatisch die mittlere Länge der aas dem Papierbrei entnommenen Fasern berechnet.

Während des Betriebs wird die Strömungsmenge der elektrisch leitenden Verdünuungsflüssigkeit durch die Durchtrittsöffnung 13 gemäß Pig. 1 konstant gehalten, so daß die Impulsbreite der von dem Tastkopf 12 abgegebenen Impulse kennzeichnend ist für die jeweilige Faserlänge. Dementsprechend ist die maximale Amplitude des Ausgangssignals der Integratorschaltung 63 der maximalen Faserlänge einer entsprechenden, durch die öffnung 13 hindurchtretenden Faser proportional. Das Ausgangssignal der Integratorschaltung 63 wird dem Maximalwert-Detektor 64 zugeführt, das dieser entsprechend bewertet. Nachdem die jeweilige Faser vollständig durch die öffnung 13 hindurohgelangt ist, gibt der Analog-Digital-Eonverter 66 ein digitales Informationssignal an den Rechner 67 ab. Nach Durchlaufen einer derartigen Information zu dem Rechner 67 hin werden die Integratorschaltung und der Maximalwert-Detektor 64 vor Auftreten des nächsten Impulssignales zurückgestellt. Die der Faserlänge entsprechende Information kann entweder durch digitale Vorrichtungen, wie gezeigt, oder duroh eine analoge Schaltung entsprechend nachstehender Gleichung berechnet werden:

i - 1

L* « mittlere Länge der Fasern η = Anzahl der *._e«n BAD obiqwal

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In Pig. 3 ist ein Blockdiagramm eines gemäß den Prinzipien der Erfindung aufgebauten Faserdurchmesser-Analysators dargestellt. Der Tastkopf 12 gibt Informationsimpulst an einen Verstärker 71 ab. Das vom Verstärker 71 abgegebene * Ausgangssignal wird einer Schwellwertschaltung 72 zugeführt, der eine Verzögerungssohaltung 73 nachgeschaltet ist. Das von der Verzögerungsschaltung 73 abgegebene Informationssignal wird einer Abtaststeuerschaltung 74 zugeführt, die ein Signal an eine Abtast- und Haltesohaltung 76 weitergibt. Der Abtast- und Haltesohaltung 76 wird ferner das Auegangasignal des Verstärkers 71 zugeführt, wie dies Pig. 3 zeigt. Die Abtarfc- und Haltesohaltung 76 wird von der Abtaststeuerschaltung 74 her getastet bzw. gesteuert. Die Abgabe eines entsprechenden Tastsignals wird durch die Schwellwertschaltung 72 gesteuert. Das Zusammentreffen von zwei oder mehr Fasern wird durch Verzögern der Impulsabtastung um eine Zeitspanne vermieden, die gleich der Dauer des Durchgangs einer Faser mit der Sohwellenlänge duroh die öffnung 13 (Fig. 1) ist. Diese Sohwellenlänge wird in der Schwellwertschaltung voreingestellt; jedes in der Dauer diese Länge übersteigende Signal vermag daher eine Tastung der Abtast- und Haltesohaltung 76 zu bewirken. Wenn das Signal innerhalb des vorgeschriebenen Längenbereiches liegt, wird von der Abtast- und Halteschaltung ein Signal einem Flächen/Durοhmesser-Konverter 77 zugeführt. Es ist bei dieswr Steuerfunktion unwahrscheinlich, daß eine übereinstimmende Faser sloh an das Ende der Hauptfaser (0,05 mm) ansohließt, trotzdem sind

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aber die Auswirkungen nicht gleichförmiger Faserenden beseitigt. Eine weitere Begrenzung kann durch Anwendung dieses Abtaetverfahrens und des Vergleichens des ⁿHalte^tt-Abtastwertes mit dem Ausgangssignal eines Maximalwert-Detektors erzielt werden. Wenn der Unterschied in einem solchen System größer wird als es beispielsweise dem Wert von drei normalen Abweichungen des Spitzensignaiwertes entspricht (durch gesonderte starke Verdünnungen bestimmt), dann könnten die Durohmesserformen zurückgehalten werden« Bei dem dargestellten System ist daher eine Verzögerung eingeführt, um den mittleren Durohmesser der jeweiligen Fasern kurz nach deren Eintritt in die Tastöffnung abzutasten. Diese Verzögerung verhindert, daß zwei Fasern sieh einander überlagern, was zu einem fehlerhaften, hohen Ausgangssignal führen würde.

Die Abtaat- und Haltesohaltung 76 gibt einen Impuls mit einer von der Fliehe der abgetasteten Faser abhängigen gleichmäßigen Höhe ab, wenn die Abtaststeuerschaltung 74 an die Schaltung 76 ein Eingangssignal liefert. Das Ausgangsignal des Fläohen/Durchmesser-Konverters 77 wird einem Analog-Digital-Konverter 78 zugeführt. Das Ausgangssignal des Konverters 78 gelangt zu einem digitalen Rechner 79 hin, der die Informationen wiedergibt, die für den mittleren Faserdurchmesser, für die Normalablenkung, und für die Verwindung der durch die öffnung 13 hindurohtretenden Fasern kennzeichnend sind, und der gleiche Verteilungspunkte für die grafische Analyse angibt.

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Sollte es erwünscht sein, die von dem Fläohen/DurohmesserKonverter 77 abgegebene Analog-Information zu verwenden, so kann an diesen ein Analog-Reohner 81 angeschlossen werden, wie dies durhh die gestrichelte Linie 82 angedeutet ist·

In Pig. 4 ist ein Blookdiagramm eines gemäß den Prinzipien der Erfindung aufgebauten Konsistenz-Analysators gezeigt. Dabei ist an den !Tastkopf 12 ein Verstärker 84 angeschaltet, der die von dem Tastkopf abgegebenen Informationsimpulee verstärkt. Das vom Verstärker 84 abgegebene Ausgangssignal wird einem Begrenzungsverstärker 86 zugeführt, der seinerseits das verstärkte und begrenzte Signal einer Integratorschaltung 87 zuführt. Das von der Integratorschaltung 87 abgegebene Ausgangssignal wird einem Maximalwert-Detektor 68 zugeführt, der eine Gleichspannung abgibt, deren Amplitude kennzeichnend ist für den Maximalwert dee zugeführten integrierten Impulses.

Der von dem Verstärker abgegebene Informationsimpuls wird ferner einer Schwellwertschaltung 89 zugeführt, die einen Teil einer Abtaststeuerschaltung 90 bildet. Das von der Schwellwertschaltung 89 abgegebene Ausgangesignal wird einer Verzögerungeschaltung 91 und über diese einer Abtaststeuerschaltung 92 zugeführt. Das von der Abtaststeuerschaltung 92 abgegebene Ausgangssignal wird einer Abtast-τ und Halteschaltung 93 zugeführt, die ebenfalls das vom Verstärker abgegebene Informationssignal aufnimmt, wie Fig. 4 erkennen läßt.

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Das von der Abtast- und Halteschaltung 93 abgegebene Ausgangssignal ist kennzeichnend für die Faserflaehe; das Signal wird einer Vervielfacherschaltung 94 und einem Analog- oder Digital-Rechner 96 zugeführt. Dem Vervielfacher wird ferner die von dem Maximalwert-Detektor 88 abgegebene Gleichspannung über eine Leitung 97 zugeführt. Die von dem Maximalwert-Detektor 88 abgegebene Gleichspannung wird ferner dem Analog- oder Digital-Rechner 96 über eine Leitung 98 zugeführt.

Das von der Abtast- und Halteschaltung 93 abgegebene Ausgangssignal wird zusammen mit dem von dem Maximalwert-Detektor 88 abgegebenen Ausgangssignal in der Vervielfacherschaltung 94 vervielfacht, die über eine Leitung 99 dem Analog- oder Digital-Rechner 96 ein der Vervielfachung entsprechendes Signal zuführt. Demgemäß wird das für die Faserfläche kennzeichnende Informationssignal dem Rechner 96 über die Leitung zugeführt, während das für die Faserlänge kennzeichnende Informationssignal dem Rechner 96 über die Leitung 98 zugeführt wird« Das letzte, für das Faservolumen kennzeichnende Informationssignal wird dem Rechner 96 über eine Leitung 99 zugeführt. Auf diese Weise können sämtliche den Bestandteilen des faserförmigen Papierbreies anhaftende Parameter automatisch untersucht und entsprechende Steuersignale zur automatischen Steuerung des Betriebs einer Papierherstellmasohine abgegeben werden.

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Sie Konsistenz des faserförmigen Papierbreies wird durch. Vervielfachen des Gesamtfaservolumens pro Millimeter mit der Trockenfaserwiehte, die empirisoh ermittelt sein · kann, bestimmt· BIe Konsistenz des faserförmigen Papier-; breies innerhalb des Zulaufbehälters einer Papierherstellmaschine kann beispielsweise entsprechend den in dieser Pigur vorliegenden Verhältnissen duroh Vervielfachen mit dem Verdünnungsfaktor berechnet werden.

In Pig. 5 ist schematisoh ein Blockdiagramm eines gemäß der Erflndun^aufgebauten Faβerlangen- und Faserdurchmeeser-Analysators gezeigt. Dabei werden die von dem Tastkopf 12 abgegebenen Ausgangesignalt einem Verstärker 101 zugeführt. Bas von dem Verstärker 101 abgegebene Ausgangssignal wird aufgeteilt und einer Längenbeetlmmungssohaltung 102 und einer Durchmesserbestimmungssohaltung 103 zugeführt· BIe Längenbeetimmungesohaltung 102 enthält einen Begrenzungs-Verstärker 104» eine Integratorsohaltung 106, eine Schwellwertschaltung 107 and einen Zähler 108, Bie von dem Verstärker 101 abgegebenen verstärkten Signale werden ferner mit Hilfe der Schaltung 104 verstärkt und begrenzt und der Integratorsohaltung 106 zugeführt) von der Sägezahnimpulse mit einer der faserlänge entsprechenden Amplitude abgegeben werden. BIe Sägezahnimpulse werden der Schwellwertschaltung 107 zugeführt, in welcher die Impulse mit einer Sohwellwert- oder Bezugsspannung verglichen werden; die betreffende Sohwellwertspannung in der Amplitude

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übersteigende Impulse werden dem Zähler 108 zur Zählung zugeführt· Die gezählten Impulse werden dann einem Rechner 109 zugeführt, der mit einem Ausgang an eine Nachlaufantriebsschaltung 110 angeschlossen ist, die ihrerseits zur Steuerung der Schwellwertschaltung 107 zu dieser zurüokgekoppelt ist.

Der vom Verstärker 101 abgegebene Ausgangsimpuls wird ferner einer Schwellwertschaltung 111 der Durchineseerbestlmmungssohaltung zugeführt· Der die Sohwellwertbezugsspannung übersteigende Informationsimpuls wird von der Schwellwertschaltung 111 einem Verstärker 112 und über diesen einem Zähler 113 zur Zählung zugeführt. Die vom Zähler 113 abgegebenen Ausgangssignale werden dem Rechner 109 zur Berechnung zugeführt. Der Rechner 109 ist mit seinem einen Auegang an eine Nachlaufantriebsschaltung 114 angeschaltet, die zur Steuerung des Betriebs der Schwellwertschaltung 111 dient.

Das Maximal-Sοhwellwertsignal kann beispielsweise so gewählt sein, daß es zwei oder drei Schritte unter einem normalen Signalwert der jeweils gezählten Partikel liegt. Da sich der Durchschnittswert der berechneten Partikel ändert, speist der Rechner 109 die Naohlaufantriebsschaltung 114 zum Zwecke automatischer Einstellung der Schwellwertschaltung 111. Die Schwellwertschaltung 107 wird von der Nachlaufanjliriebsschaltung 110 gesteuert, um weitgehend die gleiohe Funktion auszuführen.

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In Fig. 6 ist ein Schaltplan eines Maximalwert-Detektors gemäß der Erfindung gezeigt. Der Maximalwert-Detektor 64, der bereits in Fig. 2 angegeben ist, kann weitgehend der gleiche sein, wie der in Fig. 4 angegebene Maximalwert-Detektor 88. Gemäß Fig. 6 dient eine Eingangsklemme 120 zur Aufnahme integrierter Eingangsimpulse in Form von Sägezahnimpulsen. Die Informationsimpulse werden über einen Widerstand 122 einem Sohaltungspunkt 121 zugeführt. An diesen Sohaltungspunkt 121 ist ein Verstärker 123 mit seinem Eingang angeschaltet. Parallel zu dem Verstärker ist eine Diode 124 geschaltet. In Reihe mit dem Ausgang des Verstärkers 123 liegt eine Diode 126, die ihrerseits mit einem Ende über einen Widerstand 127 an den Schaltungspunkt angeschaltet ist.

Die der Klemme 120 zugeführten Informationseignale werden am Ausgang des Verstärkers 123 invertiert abgegeben. Deshalb ist an den Ausgang des Verstärkers 123 über die Diode 126 ein Inverter 128 geschaltet. Das invertierte Informationssignal wird dann von einer Ausgangsklamme 129 abgegeben.

Das vom Verstärker 123 abgegebene Ausgangseignal wird über eine leitung 131 der einen Belegung eines Kondensators zugeführt. Die andere Belegung des Kondensators 130 ist an einen Schaltungepunkt 132 angeschlossen, an den der Eingang eines Verstärkers 133 geschaltet ist. Parallel zu dem Verstärker 133 liegt eine Diode 134. Zwischen dem

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Ausgang des Verstärkers 133 und der leitung 131 liegt ein Widerstand 136.

Im weiteren ist ein Rückstellrelais 137 vorgesehen, das eine Arbeitskontaktfeder 138 besitzt; mit Betätigen dieser Kontaktfeder wird der Marimalwert-Detektor 64 zurückgestellt. Bei geschlossener Kontaktfeder 138 wird über eine Kontaktfeder 139 und einen Strombegrenzungswiderstand 140 eine negative Speisespannung dem Schaltungspunkt 132 zugeführt; dies führt zur Zurückstellung des Maximalwert-Detektors.

Theorie des Betriebs des Maximalwert-Detektors

Mit Anlegen einer stetig ansteigenden positiven Signalspannung an die Klemme 120 wird der Verstärker 123 vom Schaltungspunkt 121 aus leitend gesteuert. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 123 ist negativ und ermöglicht somit einen Stromfluß durch die Reihendiode 126 zur Leitung 131 hin. Das an der Klemme 132 auftretende negative Potential wird dann verstärkt und durch den Verstärker 133 invertiert, derart, daß ein positives Signal an dessen Ausgang einen Stromfluß durch die Diode 134 zurück zu dem Schaltungspunkt 132 hin zur ständigen Speisung des Verstärkers 133 bewirkt. Daraus .folgt, daß die den Widerstand 136 mit dem Verstärker 133 verbindende leitung positives Potential führt, und daß

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die Verbindungsstelle des Widerstandes 136 mit der leitung negatives Potential führt. Dies hat einen Stromfluß duroh den Widerstand 136 und durch die Diode 134 zur Folge, wodurch die Speisung des Verstärkers 133 aufrechterhalten wird. Im weiteren wird die leitung 131 entsprechend dem Maximalwert des der Klemme 120 zugeführten positiven Potentials ständig auf negativem Potential gehalten. Das auf der leitung 131 auftretende negative Informationssignal wird mit Hilfe des Inverters 128 invertiert von der Ausgangeklemme 129 abgegeben.

Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne wird das Rückstellrelais 137 erregt, wodurch die Arbeitskontaktfeder 138 in die geschlossene Stellung gelangt und dabei eine negative Spannung an den Schaltungepunkt 132 anlegt. Dadurch wird der Maximalwert-Detektor in die die Aufnahme eines weiteren Signalimpulses ermöglichende Stellung gebraoht.

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Claims

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Patentansprüche

1· Vorrichtung zur Bestimmung "bestimmter Bestandteile von zur Papierherstellung dienenden faserförmigen Partikeln bei deren Durchlaufen durch eine Papierherstellmaschine, gekennzeichnet durch eine Probenentnahmevorrichtung (11), die aus der Papierherstellmaschine während der Papierherstellung jeweils geringe Mengen eines Papierbreies entnimmt, durch eine Elektrolytlösungsquelle (23)» die mit einer Verdünnungsspeiseflüssigkeitsquelle (22) in Flüssigkeitsverbindung steht und der jeweiligen Probe in einer einer gewünsohten elektrischen Leitfähigkeit entsprechenden Menge hinzugesetzt wird, durch eine die in der Flüssigkeitssuspension enthaltenen faserförmigen Partikel durchlassende, in einem Tastkopf (12) befindliche öffnung (13), duroh eine dem Tastkopf (12) die jeweilige Papierbreiprob&nischung zuführende Strömungsleitung (21), durch in dem Tastkopf (12) befindliche, für die jeweilige Fasergröße der durch die öffnung (13) hindurohtretenden Fasern kennzeichnende elektrische Signale abgebende Elektroden (46,47) und durch an die Elektroden (46,47) zur analytischen Bestimmung bestimmter Bestandteile der jeweiligen Fasern der Papierbreiprobe angeschaltete Analysator- und Steuervorrichtungen·

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung zwischen der Probenentnahmevorrichtung (11) und einem ersten Ventil (20) ein erster, die Menge des jeweils durchfließenden Papierbreies ermittelnder Mengenmesser (16) eingefügt ist, und daß ein Wandler (16) vorgesehen ist, der an einen Strömungsregler (18) entsprechend der jeweiligen Durchflußmenge ein Signal abgibt, das zur Ableitung eines dem ersten Ventil (20) zuzuführenden Betätigungs-Steuersignals dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung zwischen der Verdünnungsflüssigkeit squelle (22) und einem zweiten Ventil (30) ein zweiter, die durch das zweite Ventil (30) hindurchströmende Flüssigkeitsmenge ermittelnder Mengenmesser (26) eingefügt 1st, und daß ein Wandler (27) vorgesehen ist, der an einen Verhältniseinstellregler (19) ein elektrisches Informationssignal zur Einstellung des zweiten Ventils (30) zwecks Regulierung der mit der Elektrolytlösung zu vermischenden Verdünnungsflüssigkeit abgibt.

4-. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsregler (18) mit dem VerhältniSBinstellregler.(19) zur weiteren Verarbeitung von dem Wandler (17) abgegebener Informationseignale verbunden ist, und daß

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mit dem Verhältniseinstellregler (19) eine eine Einstellung eines geeigneten Verhältnisses zwischen Papierbreiprobenmenge und hinzuzufügender Verdünnungsflüssigkeitsmenge bewirkende Einstellpunkt-Betätigungsvorrichtung (29) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossenes Temperaturregelsystem vorgesehen ist, das aus einem Heizkörper (32), einem Wandler (36) und einem in der Nähe der leitung (21) angeordneten !Temperaturregler (37) zur Temperaturregulierung besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Probenentnahmevorrichtung (11) ein leitfähgigkeitsgefäß (40) verbunden ist, das der elektrischen leitfähigkeit der durchfließenden Flüssigkeit entsprechende Informationssignale an einen leitfähigkeit s-Regler (42) abgibt, an den ein drittes, die Menge der der Verdünnungsflüssigkeit jeweils hinzuzu-

' fügenden Elektrolytenlösung steuerndes Ventil (24) angeschlossen ist, das in Flüssigkeitsverbindung mit der Elektrolytlösungsquelle (23) und der Verdünnungsflussigkeitsquelle (22) steht.

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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (46»47) auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Öffnung (13) des Tastkopfes (12) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß an den Tastkopf (12) ein Maximalwert-Detektor (64) geschaltet ist, der ein dem Maximalwert der Amplitude des von dem Tastkopf (12) jeweils abgegebenen Impulses proportionales Dauerausgangssignal abgibt, und daß der Maximalwert-Detektor (64) über einen Analog-Digital-Konverter (66) an einen Digital-Reohner (61) geschaltet ist.

9. Vorrichtung naoh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tastkopf (12) eine Integratorschaltung (63) zur Umsetzung von dem Tastkopf (12) abgegebener Rechteokimpulse in Sägezahnimpulse naohgesohaltet ist, und daß der Maximalwert-Detektor (64) an die Integratorsohaltung (63) angeschaltet ist und ein Dauersignal mit einem dem Maximal- j wert des jeweils zugefUhrten Sägezahnimpulees entsprechenden Wert abgibt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Tastkopf (12) und den Maximalwert-Detektor (64) ein Verstärker (61) aur Aufnahme und Verstärkung von für die jeweilige Fasergröße kennzeichnenden Informatlonsalgnalen geschaltet let.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß an·den Tastkopf (12) ein Verstärker (61) geschaltet ist, daß dem Verstärker (61) ein Begrenzungsverstärker (62) zur Begrenzung der Amplitude des von dem Tastkopf (12) abgegebenen Informationssignals nachgeschaltet ist, und daß zwischen den Begrenzungsverstärker (62) und den Digital-Rechner (67) ein Analog-Dlgital-Konverter (66) geschaltet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Tastkopf (12) und Integratorschaltung (63) ein die von dem Tastkopf (12) abgegebenen Informationssignale aufnehmender und verstärkender Verstärker (61) geschaltet ist,

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verstärker (61) und Integratorschaltung (63) ein die Amplitude des der Integratorschaltung (63) zugeführten Informationssignals begrenzender Begrenzungsverstärker (62) geschaltet ist.

14. Vorriohtung naoh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalwert-Detektor (64) durch eine Schwellwertschaltung gebildet ist, die einen bestimmten Mindestwert in der Amplitude übersteigende Informationseignale überträgt und solohe unter dem bestimmten Mindeetwert nioht überträgt.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Maximalwert-Detektors gemäß Anspruch 14· '

16* Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Tastkopf (12) eine erste Schaltungsanordnung ange- '\

■■ ι schaltet ist, die auf die Amplitude der von dem Tastkopf (12) j abgegebenen Impulse anspricht, daß an den Tastkopf (12) eine zweite Schaltungsanordnung angeschaltet ist, die auf die Breite der von dem Tastkopf (12) abgegebenen Impulse anspricht, und daß an die erste und an die zweite Schaltungsanordnung ein unabhängig die mittlere Länge und die Querschnittsfläche der in der jeweiligen Probe enthaltenen Paserpartikel berechnender Rechner angeschaltet 1st.

/» Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Tastkopf (12) und erster und zweiter Schaltungsanordnung jeweils ein Verstärker eingefügt ist.

ι 18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Schaltungsanordnungen eine ein dem Produkt des von der ersten und von der zweiten Schaltungsanordnung jeweils abgegebenen Ausgangssignals entsprechendes Informationssignal abgebende Signalzusammenfassungsvorrichtung geschaltet ist, und daß der an die Signalzusammenfassungsyorrichtung angeschlossene Rechner und die Signalzusammenfassungsvorrichtung zur unabhängigen Berechnung der . mittleren länge, der mittleren Querschnittsflache und

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des Volumens der in der "betreffenden Probe jeweils enthaltenden Paserpartikel dienen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Verstärkers gemäß Fig. 17·

20_# Verfahren zur Steuerung einer Papierherstellmaschine nach einem der Ansprüche 1 "bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens periodisch Proben der durch die Maschine hindurchströmenden Papierfasern entnommen werden, daß mindestens eine Parametereigenschaft der Fasern elektrisch gemessen wird, und daß die durch solche Messung gewonnenen Daten zur Ermittlung von über einen vorbestimmten Bereich hinausgehenden Abweichungen des "betreffenden Parameters ständig gespeichert werden.

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