DE1598146B2 - Vorrichtung zur fortlaufenden bestimmung der groesse der in einem papierbrei enthaltenen faserfoermigen teilchen und der konsistenz des papierbreis waehrend des papierherstellungsprozesses - Google Patents
Vorrichtung zur fortlaufenden bestimmung der groesse der in einem papierbrei enthaltenen faserfoermigen teilchen und der konsistenz des papierbreis waehrend des papierherstellungsprozessesInfo
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Description
a) Eine Einrichtung (11) zur fortlaufenden Entnahme
von Proben aus dem Papierbrei in der Papierherstellungsmaschine;
b) eine Einrichtung (16, 17, 18, 20) zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit des Probenstroms;
c) eine Einrichtung (16, 17, 18, 19, 22, 26, 27, 28, 30, 31) zur Steuerung des Verdünnungsgrades des Probenstroms durch Zusetzen
einer Verdünnungsflüssigkeit;
d) eine Einrichtung (23, 24, 40, 41, 42) zur Regelung der elektrischen Leitfähigkeit des
verdünnten Probenstroms durch Zusetzen eines Elektrolyten zu der Verdünnungsflüs1-sigkeit;
.
e) die Ausbildung des elektrischen Meßkreises zur Analyse der Impulse bezüglich Faserlänge
und/oder Faserquerschnitt und/oder Konsistenz des Papierbreis.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16, 17, 18,
20) zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit des Probenstromes ein Ventil (20), einen das
Ventil treibenden Strömungsregler (18) und einen vom Probenstrom durchflossenen, den Strömungsregler steuernden Mengenmesser (16, 17) umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16,17,18,19,
22, 26, 27, 28, 30, 31) zur Steuerung des Verdünnungsgrades des Probenstromes ein Ventil (30),
einen das Ventil treibenden Verhältniseinstellregler (19) und einen ein Eingangssignal für den
Verhältniseinstellregler (19) erzeugenden Mengenmesser (26, 27) für die aus einer Verdünnungsflüssigkeitsquelle
(22) zugesetzte Verdünnungsflüssigkeit umfaßt und daß der Ausgang des Strömungsreglers (18) an den Eingang des Verhältniseinstellreglers
(19) angeschlossen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Verhältniseinstellregler
(19) eine Einstellvorrichtung (29) für das Verhältnis Probenmenge/Verdünnungsflüssigkeitsmenge
vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (23, 24, 40,
41, 42) zur Regelung der elektrischen Leitfähigkeit der Probe, ein die aus einer Elektrolytquelle
(23) entnommene Menge steuerndes Ventil (24), einen das Ventil (24) treibenden Leitfähigkeitsregler (42) und ein den Leitfähigkeitsregler (42)
steuerndes Leitfähigkeitsmeßgerät (40, 41) umfaßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Heizkörper (32), ein Temperaturmeßgerät
(36) für die Probe und einen vom Temperaturmeßgerät (36) gesteuerten, die Wärmeabgabe im Heizkörper (32) regelnden Temperaturregler
(37).
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Meßkreis zur
Analyse der Impulse bezüglich der Faserlänge einen Maximalwertdetektor (64) und einen dem
Maximalwertdetektor (44) über einen Analog-Digital-Wandler (66) nachgeschalteten Digitalrechner
(61) umfaßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen dem Maximalwertdetektor (64)
vorgeschalteten Integrator (63).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen dem Integrator vorgeschalteten
Begrenzungsverstärker (62).
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß , der Maximalwertdetektor
(64) eine Schwellwertschaltung enthält.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Meßkreis
zur Analyse der Impulse bezüglich des Faserquerschnitts einen Maximalwertdetektor
(72), einen nachgeschalteten Verzögerungskreis (73), eine nachgeschaltete Abtaststeuerschaltung
(74), eine an die Elektroden und die Abtaststeuerschaltung (74) angeschlossene Abtast- und
Halteschaltung (76) sowie einen dieser letztgenannten Schaltung nachgeschalteten Rechner umfaßt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Meßkreis
zur Analyse der Impulse bezüglich Faserlänge und Faserquerschnitt eine erste auf die Impulshöhe
ansprechende Schaltung (102) (Faserlänge) und eine zweite auf die Impulslänge ansprechende
Schaltung (103) (Faserquerschnitt) sowie einen an diese Schaltungen (102, 103) angeschlossenen
Rechner enthält.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Meßkreis
zur Analyse der Faserlänge, des Faserquerschnitts und des Faservolumens eine erste Schaltung
(86, 87, 88) (Faserlänge), eine zweite Schaltung (90, 93) (Faserquerschnitt), einen von den
Ausgangssignalen der ersten (86, 87, 88) und der zweiten Schaltung (90, 93) gesteuerten Vervielfacher
(94) sowie einen von der ersten (86, 87,88) und der zweiten (90, 93) Schaltung und dem Vervielfacher
(94) gespeisten Rechner (96) umfaßt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 13, gekennzeichnet durch einen den Elektroden nachgeschalteten
Verstärker (61, 84 bzw. 101).
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur fortlaufenden Bestimmung der Größe der in einem
Papierbrei enthaltenen faserförmigen Teilchen und
der Konsistenz des Papierbreis während des Papierherstellungsprozesses.
Vorrichtungen dieser Art, wie sie im wesentlichen z. B. aus der USA.-Patentschrift
3 165 693 als bekannt hervorgehen, bestehen im allgemeinen aus einer durch eine Wand in zwei Zellen
getrennten Meßkammer, aus einer in der Wand befindlichen kleinen Öffnung (Meßöffnung), durch die
eine Probe des Papierbreis nach einer Aufbereitung bezüglich Dünnflüssigkeit und elektrischer Leitfähigkeit
geleitet wird, und aus zwei in den beiden Zellen befindlichen Elektroden, die an einen elektrischen
Meßkreis zur Analyse der von den Teilchen beim Durchtritt durch die Meßöffnung an den Elektroden
hervorgerufenen elektrischen Impulse angeschlossen sind.
Diese bekannten Vorrichtungen erlauben zwar eine fortlaufende Bestimmung der in Frage stehenden
Kenngrößen. Sie arbeiten aber nach dem sogenannten »off-line«-Verfahren; d. h., die von ihnen zur
Verfügung gestellten Ergebnisse fallen erst nachträglich, jedenfalls aber außerhalb des eigentlichen Herstellungs-
oder Verarbeitungsprozesses an.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Frage stehenden
Art so auszugestalten, daß nach Maßgabe der von ihr fortlaufend gelieferten Ergebnisse alsbald und
unmittelbar in den Herstellungsprozeß eingegriffen werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch die kombinatorische Vereinigung folgender
Merkmale:
a) Eine Einrichtung zur fortlaufenden Entnahme von Proben aus dem Papierbrei in der Papierherstellungsmaschine
;
b) eine Einrichtung zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit des Probenstromes;
c) eine Einrichtung zur Steuerung des Verdünnungsgrades des Probenstromes durch Zusetzen
einer Verdünnungsflüssigkeit;
d) eine Einrichtung zur Regelung der elektrischen Leitfähigkeit des verdünnten Probenstromes
durch Zusetzen eines Elektrolyten zu der Verdünnungsflüssigkeit ;
e) die Ausbildung des elektrischen Meßkreises zur Analyse der Impulse bezüglich Faserlänge und/
oder Faserquerschnitt · und/oder Konsistenz des Papierbreis.
Der durch die Erfindung gewährleistete technische Fortschritt besteht in der zuverlässigen und zufriedenstellenden
Lösung der gestellten Aufgabe und ist daher offensichtlich; denn die erfindungsgemäße Vorrichtung
erlaubt es, während des Papierherstellungsprozesses sowohl etwaige Abweichungen von vorgegebenen
Sollwerten alsbald zu beheben, wie auch den Prozeß hinsichtlich irgendeiner Kenngröße des zu
liefernden Erzeugnisses umzustellen.
Zum Stand der Technik ist noch zu erwähnen, daß es bereits bekannt ist, die zu untersuchende Pulpe in
definierter Weise zu verdünnen und sie dadurch auf eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit zu bringen;
vgl. beispielsweise die Zeitschrift »Journal of Applied Polymer Science«, Bd. 4, H. 11, S. 193 bis 199. Ein
selbsttätiges Verdünnungssystem bei der Analyse von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen ist aus der
Zeitschrift »Schweizer Archiv für angewandte Wissenschaft und Technik«, Bd. 31 (1965), S. 297 bis
299, bekannt; vgl. dort insbesondere S. 298, linke Spalte unten. Auch die Messung der Länge von faserförmigen,
in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen durch Auswertung elektrischer Impulse ist bereits bekannt;
vgl. die USA.-Patentschrift 3 028 501. Insoweit wird also Elementschutz im Sinne des Patentrechts
nicht beansprucht.
Schließlich ist noch auf die ältere Patentanmeldung P 15 98 377.4-52 hinzuweisen, mit der für sogenannte
»Coulter«-Geräte elektrische Schaltungsan-Ordnungen von der Art vorgeschlagen worden sind,
wie sie auch bei der Erfindung zur Bestimmung der Länge bzw. des Volumens faserartiger Teilchen angewandt
werden. Dort findet sich bereits auch eine Lehre für die Bestimmung des Faserquerschnittes. Im
Hinblick auf die genannte ältere Anmeldung wird daher bezüglich des vorstehend bei der Kennzeichnung
der Erfindung unter e) angegebenen Merkmals (Ausbildung des elektrischen Meßkreises zur Analyse
der Impulse bezüglich Faserlänge und/oder Faserquerschnitt und/oder Konsistenz des Papierbreis)
Patentschutz nur in Verbindung mit den übrigen Merkmalen beansprucht.
Besondere Ausgestaltungsformen der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen 2 bis 14 niedergelegt
und werden an Hand von Ausführungsbeispielen im folgenden des näheren erläutert. Soweit sich
diese besonderen Ausgestaltungsformen mit dem vorstehend bei der Kennzeichnung der Erfindung
unter e) angegebenen Merkmal befassen (Ausbildung des elektrischen Meßkreises zur Analyse der Impulse
bezüglich Faserlänge und/oder Faserquerschnitt und/ oder Konsistenz des Papierbreis), haben die betreffenden
Ansprüche (Ansprüche 7 bis 14) als echte Unteransprüche im Sinne des Patentrechtes zu
gelten.
In den Zeichnungen, auf die bei der Erläuterung der Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
Bezug genommen wird, ist folgendes dargestellt:
F i g. 1 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm ein Papierbrei-Untersuchungssystem, bei dem die jeweilige Größe faserförmiger Partikeln gemessen und ein für die betreffende Partikelgröße kennzeichnender Signalimpuls abgegeben wird;
F i g. 1 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm ein Papierbrei-Untersuchungssystem, bei dem die jeweilige Größe faserförmiger Partikeln gemessen und ein für die betreffende Partikelgröße kennzeichnender Signalimpuls abgegeben wird;
F i g. 2 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm einen Faserlängen-Analysator, der die von dem
Proben-System gemäß Fig. 1 abgegebenen Signalimpulse aufnimmt;
F i g. 3 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm einen Faserdurchmesser-Analysator, der die von
einem bei dem in F i g. 1 gezeigten System vorgesehenen Tastkopf abgegebenen Signalimpulse aufnimmt;
F i g. 4 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm einen Konsistenz-Analysator, der die von dem Untersuchungssystem
gemäß F i g. 1 abgegebenen Signalimpulse aufnimmt und die relative Konsistenz des
faserförmigen Papierbreies mißt;
F i g. 5 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm einen Längen- und/oder Durchmesser-Analysator,
der die von dem Untersuchungssystem gemäß F i g. 1 abgegebenen Signalimpulse aufnimmt und eine Messung
des Gesamtvolumens der Fasern durch Hinzufügen des Volumens der jeweiligen durch das Untersuchungssystem
gemäß Fig. 1 hindurchtretenden Fasern vornimmt;
F i g. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines Maximalwert-Detektors, wie er bei den in F i g. 2 und 4 gezeigten
Anordnungen verwendet werden kann.
Fig. 1 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm
ein allgemein mit 10 bezeichnetes Papierbrei-Unter- regler 37 sind zu einem geschlossenen Tempera tursuchungssystem.
Eine Probenentnahmevorrichtung 11 regelkreis für die in der Leitung 21 befindliche Flüsdient
dabei zur Entnahme von Papierbreiproben aus sigkeit miteinander verbunden,
einer Papierherstellmaschine (nicht gezeigt). Die je- Die Flüssigkeitsmischung innerhalb der Leitung 21
einer Papierherstellmaschine (nicht gezeigt). Die je- Die Flüssigkeitsmischung innerhalb der Leitung 21
weilige Papierbreiprobe wird einem Tastkopf 12 zu- 5 tritt durch ein Leitfähigkeitsgefäß 40 hindurch. Dem
geführt, in welchem die einzelnen Fasern der Papier- Leitfähigkeitsgefäß 40 ist ein Wandler 41 zugehörig,
breiprobe durch eine Öffnung 13 hindurchgelangen, der der elektrischen Leitfähigkeit der durch das Geworauf
von einer Ausgangsleitung 14 Informations- faß hindurchströmenden Flüssigkeit entsprechende
impulse abgegeben werden. Die jeweiligen Informa- elektrische Informationssignale erzeugt. Die von dem
tionsimpulse werden einem Zähler 15 zugeführt, der io Wandler 45 abgegebenen elektrischen Informationsentweder
die Gesamtlänge sämtlicher durch die Öff- signale werden einem Leitfähigkeits-Regler 42 zugenung
13 hindurchtretender Fasern und/oder die Ge- führt, der mit dem Regelventil 24 verbunden ist. Auf
samtquerschnittsfläche sämtlicher durch diese Öff- diese Weise wird die Menge der mit dem Verdünnung
13 hindurchtretender Fasern zählen kann. nungswasser vermischten Elektrolytlösung genau in-
Die Probenentnahmevorrichtung 11 gibt die je- 15 nerhalb vorgeschriebener Grenzen reguliert,
weilige Entnahmeprobe eines Papierbreies an eine Die Flüssigkeit strömt durch das Leitfähigkeits-
weilige Entnahmeprobe eines Papierbreies an eine Die Flüssigkeit strömt durch das Leitfähigkeits-
Leitung 21 ab. In der Leitung 21 befindet sich ein gefäß 40 hindurch und wird durch eine Leitung 44
Mengenmesser 16, der die Menge des durchfließen- dem Tastkopf 12 zugeführt. Der Tastkopf 12 kann
den Papierbreies mißt. Diese Meßwerte werden mit mit einer geeigneten Auslaufvorrichtung 45 versehen
Hilfe eines Wandlers 17 in Form entsprechender Si- 20 sein; ferner kann er die Papierbreientnahmeproben
gnale einer in Abhängigkeit von der jeweiligen Pro- führende Flüssigkeit hindurchströmen und zu dem
benmenge betätigten Strömungsregelvorrichtung 18 Zuflußbehälter zurückkehren oder sich außerhalb
zugeführt. An die Regelvorrichtung 18 ist ein Ver- dieses Behälters ablagern lassen,
hältniseinstellregler 19 zur weiteren Informations- Der Tastkopf 12 ist mit zwei Elektroden 46 und 47
hältniseinstellregler 19 zur weiteren Informations- Der Tastkopf 12 ist mit zwei Elektroden 46 und 47
verarbeitung angeschlossen. In der Leitung 21 befin- 25 versehen, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der
det sich noch ein von der Strömungsregelvorrichtung Öffnung 13 befinden. Die Elektrode 46 ist über einen
18 gesteuertes und mit dieser verbundenes Ventil 20. Lastwiderstand 46 a od. dgl. an eine Gleichstrom-Mit
Hilfe dieses Ventils 20 wird die Menge der durch quelle angeschaltet, während die Elektrode 47 gedie
Leitung 21 strömenden Papierbreiprobe reguliert. erdet ist. Um jede Faser der in der elektrisch leiten-
Eine Verdünnungswasser-Quelle 22 ist mit einem 30 den Verdünnungsflüssigkeit weitgehend verteilten Pa-Auslaß
über ein Hauptventil 24 an eine Elektrolyt- pierbreientnahmeprobe zu berücksichtigen, befindet
lösungs-Quelle 23 angeschlossen. Die aus Verdün- sich in dem Tastkopf 12 ein Rührwerk 49. Das Rührnungswasser
und Elektrolytlösung bestehende Mi- werk 49 kann beispielsweise an eine Druckluft-Ansehung
wird einem Mengenmesser 26 zugeführt, mit triebsvorrichtung 51 angeschlossen sein,
dem ein Wandler 27 verbunden ist. Über eine Leitung 35 Der Tastkopf 12 stellt eine elektronische Vorrich-28 wird dem Verhältniseinstellregler 19 ein elektri- tung dar, mit deren Hilfe Faserdurchmesser im Besches Informationssignal zugeführt. Mit dem Verhält- reich von 1 bis 1000 Mikron durch Verschiebung der niseinstellregler 19 ist eine Einstellpunkt-Betätigungs- Elektrolytlösung in der Öffnung 13 meßbar sind. Zwivorrichtung 29 verbunden, mit deren Hilfe das geeig- sehen den Elektroden 46 und 47 tritt ständig ein nete Verhältnis zwischen der Menge an Papierbrei- 4° Spannungsabfall auf, der durch die Leitfähigkeit der entnahmeprobe und der Menge an hinzuzusetzender Elektrolytlösung und durch den Durchmesser der Verdünnungsflüssigkeit eingestellt wird. Von dem öffnung 13 bestimmt ist. Wenn durch die öffnung 13 Verhältniseinstellregler 19 her wird ein Ventil 30 ge- ein Partikel hindurchtritt, wird die Ionenströmung steuert, das in Flüssigkeitsverbindung mit dem Men- durch die Öffnung augenblicklich unterbrochen, wogenmesser 26 zur Regulierung der Menge an von der 45 durch die zwischen den Elektroden 46 und 47 lie-Quelle 22 abzugebender.und mit der Elektrolytlösung gende Spannung ansteigt. Die Größe der zwischen zu vermischender Verdünnungsflüssigkeit steht. den Elektroden 46 und 47 auftretenden Spannungs-
dem ein Wandler 27 verbunden ist. Über eine Leitung 35 Der Tastkopf 12 stellt eine elektronische Vorrich-28 wird dem Verhältniseinstellregler 19 ein elektri- tung dar, mit deren Hilfe Faserdurchmesser im Besches Informationssignal zugeführt. Mit dem Verhält- reich von 1 bis 1000 Mikron durch Verschiebung der niseinstellregler 19 ist eine Einstellpunkt-Betätigungs- Elektrolytlösung in der Öffnung 13 meßbar sind. Zwivorrichtung 29 verbunden, mit deren Hilfe das geeig- sehen den Elektroden 46 und 47 tritt ständig ein nete Verhältnis zwischen der Menge an Papierbrei- 4° Spannungsabfall auf, der durch die Leitfähigkeit der entnahmeprobe und der Menge an hinzuzusetzender Elektrolytlösung und durch den Durchmesser der Verdünnungsflüssigkeit eingestellt wird. Von dem öffnung 13 bestimmt ist. Wenn durch die öffnung 13 Verhältniseinstellregler 19 her wird ein Ventil 30 ge- ein Partikel hindurchtritt, wird die Ionenströmung steuert, das in Flüssigkeitsverbindung mit dem Men- durch die Öffnung augenblicklich unterbrochen, wogenmesser 26 zur Regulierung der Menge an von der 45 durch die zwischen den Elektroden 46 und 47 lie-Quelle 22 abzugebender.und mit der Elektrolytlösung gende Spannung ansteigt. Die Größe der zwischen zu vermischender Verdünnungsflüssigkeit steht. den Elektroden 46 und 47 auftretenden Spannungs-
Die erforderliche Menge an elektrisch leitender änderung wird hauptsächlich durch das Verhältnis
Verdünnungsflüssigkeit fließt durch ein Rohr 31 hin- von Faserquerschnittsfläche zu Größe der Öffnung
durch, das in Flüssigkeitsverbindung mit dem Rohr 50 13 bestimmt.
21 steht. Wie F i g. 1 zeigt, wird die elektrisch lei- In F i g. 2 ist ein Faserlängen-Analysator gezeigt,
tende Verdünnungsflüssigkeit mit der Papierbreient- Von dem Tastkopf 12 abgegebene Informationsimnahmeprobe
in dem Rohr 21 vermischt; die ver- pulse werden einem Verstärker 61 zugeführt, der die
mischte Flüssigkeit fließt dann gemeinsam weiter. elektrischen Impulse verstärkt. Ein Begrenzungsver-
In der Nähe der Leitung 21 ist, wie Fig. 1 zeigt, 55 stärker 62 nimmt die vom Ausgang des Verstärkers
eine Heizvorrichtung 32 angeordnet, die über ein 61 abgegebenen Signale auf und begrenzt diese auf
Potentiometer 34 an eine Wechselstromquelle 33 ge- einen vorbestimmten Amplitudenwert. Das jeweilige
schaltet ist. Ein Wärmemeßwandler 36 ist mit der Signal wird dann einer Integratorschaltung 63 zuge-Leitung
21 verbunden und ermittelt die relative Tem- führt. Die von dem Begrenzer 62 abgegebenen Ausperatur
der durch diese Leitung hindurchströmenden 60 gangsimpulse besitzen eine konstante Amplitude,
Flüssigkeitsmischung zur Ableitung von Steuersigna- sind aber von verschieden langer Dauer. Daher erlen,
die kennzeichnend sind für die Flüssigkeitstempe- zeugt die Integratorschaltung 63 einen Sägezahnratur.
Das von dem Wandler 36 abgegebene Steuer- impuls, dessen Amplitude durch die Impulsdauer des
signal wird einem Temperaturregler 37 zugeführt, der jeweiligen von dem Begrenzer 62 abgegebenen Imelektromechanisch
mit einem Regelknopf 38 des Po- 65 pulses bestimmt ist.
tentiometers 34 verbunden ist, wie dies durch eine Das Ausgangssignal der Integratorschaltung 63
gestrichelte Linie 39 angedeutet ist. Die Wärmevor- wird einem Maximalwert-Detektor 64 zugeführt, der
richtung 32, der Wandler 36 und der Temperatur- den jeweiligen Sägezahnimpuls in eine Gleichspan-
nung mit weitgehend der gleichen Amplitude wie der des Sägezahnimpulses umsetzt. Die Ausgangssignale
des Maximalwert-Detektors werden einem Analog-Digital-Wandler 66 zugeführt, der ein digitales Steuersignal
abgibt, das kennzeichnend für die Amplitude der zugeführten Gleichspannung ist. Das Ausgangssignal
des Analog-Digital-Wandlers 66 wird einem Rechner 67 zugeführt, der automatisch die mittlere
Länge der aus dem Papierbrei entnommenen Fasern berechnet.
Während des Betriebs wird die Strömungsmenge der elektrisch leitenden Verdünnungsfiüssigkeit durch
die Durchtrittsöffnung 13 gemäß F i g. 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 hindurchgelangt ist, gibt der Analog-Digital-Wandler 66 ein digitales Informationssignal
an den Rechner 67 ab. Nach Durchlaufen einer derartigen Information zu dem Rechner 67 hin, werden
die Integratorschaltung 63 und der Maximalwert-Detektor 64 vor Auftreten des nächsten Impulssignals
zurückgestellt. Die der Faserlänge entsprechende Information kann entweder durch digitale Vorrichtungen,
wie gezeigt, oder durch eine analoge Schaltung entsprechend nachstehender Gleichung berechnet
werden:
35
40
L = mittlere Länge der Fasern,
η = Anzahl der Fasern.
η = Anzahl der Fasern.
In F i g. 3 ist ein Blockdiagramm eines Faserdurchmesser-Analysators
dargestellt. Der Tastkopf 12 gibt Informationsimpulse an einen Verstärker 71 ab. Das
vom Verstärker 71 abgegebene Ausgangssignal wird einer Schwellwertschaltung 72 zugeführt, der eine
Verzögerungsschaltung 73 nachgeschaltet ist. Das von der Verzögerungsschaltung 73 abgegebene Informationssignal
wird einer Abtaststeuerschaltung 74 zugeführt, die ein Signal an eine Abtast- und Halteschaltung
76 weitergibt. Der Abtast- und Halteschaltung 76 wird ferner das Ausgangssignal des Verstärkers
71 zugeführt, wie dies Fig. 3 zeigt. Die Abtast- und Halteschaltung 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 Schwellenlänge durch die Öffnung 13 (F i g. 1) ist. Diese Schwellenlänge wird in der
Schwellwertschaltung 72 voreingestellt; jedes in der Dauer diese Länge übersteigende Signal vermag daher
eine Tastung der Abtast- und Halteschaltung 76 zu bewirken. Wenn das Signal innerhalb des vorgeschriebenen
Längenbereiches liegt, wird von der Abtast- und Halteschaltung ein Signal einem Flächen-/Durchmesser-Wandler
77 zugeführt. Es ist bei dieser Steuerfunktion unwahrscheinlich, daß eine übereinstimmende
Faser sich an das Ende der Hauptfaser (0,05 mm) anschließt, trotzdem sind aber die Auswirkungen
nicht gleichförmiger Faserenden beseitigt. Eine weitere Begrenzung kann durch Anwendung
dieses Abtastverfahrens und des Vergleichens des »Halte«-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 Spitzensignalwertes entspricht (durch
gesonderte starke Verdünnungen bestimmt), dann könnten die Durchmesserformen zurückgehalten werden.
Bei dem dargestellten System ist daher eine Verzögerung eingeführt, um den mittleren Durchmesser
der jeweiligen Fasern kurz nach deren Eintritt in die Tastöffnung abzutasten. Diese Verzögerung verhindert,
daß zwei Fasern sich einander überlagern, was zu einem fehlerhaften, hohen Ausgangssignal führen
würde.
Die Abtast- und Halteschaltung 76 gibt einen Impuls mit einer von der Fläche der abgetasteten Faser
abhängigen gleichmäßigen Höhe ab, wenn die Abtaststeuerschaltung 74 an die Schaltung 76 ein Eingangssignal
liefert. Das Ausgangssignal des Rächen/ Durchmesser-Konverters 77 wird einem Analog-Digital-Wandler
78 zugeführt. Das Ausgangssignal des Wandlers 78 gelangt zu einem digitalen Rechner 79
hin, der die Informationen wiedergibt, die für den mittleren Faserdurchmesser, für die Normalablenkung
und für die Verwendung der durch die Öffnung 13 hindurchtretenden Fasern kennzeichnend sind,
und der gleiche Verteilungspunkte für die grafische Analyse angibt.
Sollte es erwünscht sein, die von dem Flächen/ Durchmesser-Wandler 77 abgegebene Analog-Information
zu verwenden, so kann an diesen ein Analög-Rechner 81 angeschlossen werden, wie dies durch die
gestrichelte Linie 82 angedeutet ist.
In F i g. 4 ist ein Blockdiagramm eines Konsistenz-Analysators gezeigt. Dabei ist an den Tastkopf 12 ein
Verstärker 84 angeschaltet, der die von dem Tastkopf abgegebenen Informationsimpulse 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 88 zugeführt, der eine Gleichspannung
abgibt, deren Amplitude kennzeichnend ist für den Maximalwert des 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
Ausgangssignal wird einer Verzögerungsschaltung 91 und über diese einer Abtaststeuerschaltung
92 zugeführt. Das von der Abtaststeuerschaltung 92 abgegebene Ausgangssignal wird einer Abtast-
und Halteschaltung 93 zugeführt, die ebenfalls das vom Verstärker 84 abgegebene Informationssignal
aufnimmt, wie F i g. 4 erkennen läßt.
Das von der Abtast- und Halteschaltung 93 abgegebene
Ausgangssignal ist kennzeichnend für die Faserfläche; das Signal wird einer Vervielfacherschaltung
94 und einem Analog- oder Digital-Rechner 96
309 510/323
zugeführt. Dem Vervielfacher 94 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 95 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 Bestandleiten des faserformigen Papierbreies
anhaftende Parameter automatisch untersucht und entsprechende Steuersignale zur automatischen
Steuerung des Betriebs einer Papierherstellmaschine abgegeben werden. '
Die Konsistenz des. faserformigen Papierbreies
wird durch Vervielfachen des Gesamtfaservolumens pro Millimeter mit der. Trockenfaserwichte, die empirisch
ermittelt sein kann, bestimmt. Die Konsistenz des faserformigen Papierbreies innerhalb des Zulaufbehälters
einer Papierherstellmaschine kann beispielsweise entsprechend den in dieser Figur vorliegenden
Verhältnissen durch Vervielfachen mit dem Verdünnungsfaktor
berechnet werden.
In Fi g. 5 ist schematisch ein Blockdiagramm eines Faserlängen- und Faserdurchmesser-Analysators gezeigt.
Dabei werden die von dem Tastkopf 12 abgegebenen Ausgangssignale einem Verstärker 101 zugeführt.
Das von dem Verstärker 101 abgegebene Ausgangssignal wird aufgeteilt und einer Längenbestimmungsschaltung
102 und einer Durchmesserbestimmungsschaltung 103 zugeführt. Die Längenbestimmungsschaltung
102 enthält einen Begrenzungs-Verstärker 104, eine Integratorschaltung 106, eine
Schwellwertschaltung 107 und einen Zähler 108. Die von dem Verstärker 101- abgegebenen verstärkten Signale
werden ferner mit Hilfe der Schaltung 104 verstärkt und begrenzt und der Integratorschaltung 106
zugeführt, von der Sägezahnimpulse mit einer der Faserlänge entsprechenden Amplitude abgegeben
werden. Die Sägezahnimpulse werden der Schwellwertschaltung 107 zugeführt, in welcher die Impulse
mit einer Schwellwert- oder Bezugsspannung verglichen werden; die betreffende Schwellwertspannung
in der Amplitude übersteigenden 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
zurückgekoppelt ist.
Der vom Verstärker 101 abgegebene Ausgangsimpuls wird ferner einer Schwellwertschaltung 111
der Durchmesserbestimmungsschaltung zugeführt. Der die Schwellwertbezugsspannung 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 Ausgang an eine Nachlaufantriebsschaltung
114 angeschaltet, die zur Steuerung des Betriebs der Schwellwertschaltung 111 dient.
Das Maximal-Schwellwertsignal kann beispielsweise so gewählt sein, daß es zwei oder drei Schritte
unter einem normalen Signalwert der jeweils gezählten Partikeln liegt. Da sich der Durchschnittswert der
berechneten Partikeln ändert, speist der Rechner 109 die Nachlauf antriebsschaltung 114 zum Zwecke automatischer
Einstellung der Schwellwertschaltung 111. Die Schwellwertschaltung 107 wird von der Nachlaufantriebsschaltung
110 gesteuert, um weitgehend die gleiche Funktion auszuführen.
In F i g. 6 ist ein Schaltplan eines Maximalwert-Detektors gezeigt. Der Maximalwert-Detektor 64, der
ten Partikeln liegt. Da sich der Durchschnittswert der gleiche sein, wie der in F i g. 4 angegebene Maximalwert-Detektor
88. Gemäß F i g. 6 dient eine Eingangsklemme 120 zur Aufnahme integrierter Eingangsimpulse in Form von Sägezahnimpulsen. Die Informationsimpulse
werden über einen Widerstand 122 einem Schaltungspunkt 121 zugeführt. An diesen Schaltungspunkt 121 ist ein Verstärker 123 mit seinem
Eingang angeschaltet. Parallel zu dem Verstärker 123 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 121 angeschaltet ist.
Die der Klemme 120 zugeführten Informationssignale 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 Ausgangsklemme 129 abgegeben.
Das vom Verstärker 123 abgegebene Ausgangssignal wird über eine Leitung 131 der einen Belegung
eines Kondensators 130 zugeführt. Die andere Belegung des Kondensators 130 ist an einen Schaltungspunkt 132 angeschlossen, an den der Eingang eines
Verstärkers 133 geschaltet ist. Parallel zu dem Verstärker 133 liegt eine Diode 134. Zwischen dem 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 Maximalwert-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 zu-
rück 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
die Verbindungsstelle des Widerstandes 136 mit der Leitung 131 negatives Potential führt. Dies hat einen
Stromfluß durch 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 Ausgangsklemme 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 Schaltungspunkt 132 anlegt. Dadurch wird der Maximalwert-Detektor
in die die Aufnahme eines weiteren Signalimpulses ermöglichende Stellung gebracht.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Vorrichtung zur fortlaufenden Bestimmung der Größe der in einem Papierbrei enthaltenen
faserförmigen Teilchen und der Konsistenz des Papierbreis während des Papierherstellungsprozesses,
bestehend aus einer durch eine Wand in zwei Zellen getrennte Meßkammer, aus einer
in der Wand befindlichen kleinen Öffnung (Meßöffnung), durch welche eine Probe des Papierbreis
nach einer Aufbereitung bezüglich Dünnflüssigkeit und elektrischer Leitfähigkeit geleitet wird, und
aus zwei in den beiden Zellen befindlichen Elektroden, welche an einen elektrischen Meßkreis
zur Analyse der von den Teilchen beim Durchtritt durch die Meßöffnung an den Elektroden
hervorgerufenen elektrischen Impulse angeschlossen sind, gekennzeichnet durch die Vereinigung
folgender Merkmale:
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