DE1598146C3 - Vorrichtung zur fortlaufenden Bestimmung der Größe der in einem Papierbrei enthaltenen faserförmigen Teilchen und der Konsistenz des Papierbreis während des Papierherstellungsprozesses - Google Patents

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 Verdünnungsflüssigkeit;

e) die Ausbildung des elektrischen Meßkreises zur Analyse der Impulse bezüglich Faserlänge und/oder Faserquerschnitt und/oder Konsistenz des Papierbreis.

2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ 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 Verdünnungs- flüssigkeitsquelle (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

35

(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 f aserförmigen, 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. 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; Fig. 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.

F i g. 1 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm

5 6

ein allgemein mit 10 bezeichnetes Papierbrei-Unter- regler 37 sind zu einem geschlossenen Temperatursuchungssystem. 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

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- x$ nerhalb vorgeschriebener Grenzen reguliert,
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

verarbeitung angeschlossen. In der Leitung 21 beim- 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- tiing 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- 40 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 5° 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 F i g. 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 Verdünnungsflüssigkeit durch die Durchtrittsöffnung 13 gemäß Fig. 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:

E =

TL = mittlere Länge 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 (Fig. 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

ίο 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 Flächen/ 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 Verwindung 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 Analog-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 Abtaststeuerschal- tung 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

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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 faserförmigen Papierbreies anhaftende Parameter automatisch untersucht und entsprechende Steuersignale zur automatischen Steuerung des Betriebs einer Papierherstellmaschine abgegeben werden. '

Die Konsistenz des. faserförmigen Papierbreies wird durch Vervielfachen des Gesamtfaservolumens pro Millimeter mit der Trockenfaserwichte, die empirisch ermittelt sein kann, bestimmt. Die Konsistenz des faserförmigen Papierbreies innerhalb des Zulaufbehälters einer Papierherstellmaschine kann beispielsweise entsprechend den in dieser Figur vorliegenden Verhältnissen durch Vervielfachen mit dem Verdünnungsfaktor berechnet werden.

In F i 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 Schwellwerk 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)

Patentansprüche:

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 (Meß-Öffnung), 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: