DE1598925A1

DE1598925A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der Konzentration von Faseraufschwemmungen

Info

Publication number: DE1598925A1
Application number: DE19661598925
Authority: DE
Inventors: Meyn Fredrik Wilhelm
Original assignee: PAPIRIND FORSKNINGSINST
Current assignee: PAPIRIND FORSKNINGSINST
Priority date: 1965-07-23
Filing date: 1966-07-20
Publication date: 1971-10-14
Also published as: CH441814A; FI51253B; FR1503585A; US3518003A; FI51253C; SE312455B; DE1598925B2; GB1135407A

Description

PATENTANWÄLTE

PkD AAAYCrUMCIhCD 1CQÖQ0R 8500 NÜRNBERG, den

DR. MAX OV-MNtIUtK f OiJ 85? £ 3 Königstraße 1 (Museumsbrücke)

DR. ALFRED EITEL
ERNST CZOWALLA

DIPL. ING. - DIPL. LDW.

NÜRNBERG

Fernsprech-Sammel-Nr. 20 39 31
Bankkonten: Deutsche Bank A.G. Nürnberg

und Hypobank Nürnberg

Postscheck - Konto: Amt Nürnberg Nr. 383 05
Drahtanschrift: Norispatent

-diess.Nr. 2o 319 - Ke/Li

Papirindustriens Forskningsinstitutt, Forskningsveien Vinderen, Oslo/Norwegen

"Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der Konzentration von Faseraufschwemmungen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der Konzentration von Faseraufschwemmungen. Bei der Ganzzeug- und Papierherstellung ist die Kenntnis der Konzentration der Fasern in einer Aufschwemmung von Wichtigkeit. Die Faserkonzentration schwankt gewöhnlich von 10 Prozent für die Vorratsdichte bis zu einigen Promille in der Papiermaschine und sogar bis zu einigen Bruchteilen eines Promills am Ausgang der Papiermühle.

Bei höheren Dichten, d.h. oberhalb 3 Prozent, werden gewöhnlich Verfahren angewendet, welche auf der Messung der Viskosität der Aufschwemmung beruhen. Die Viskosität ist in diesem Bereich streng abhängig von der Konzentration der Faseraufschwemmung, sodaß zuverlässige

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Ergebnisse erhalten, werden können, solange die anderen Variablen unter Kontrolle gehalten werden. Bei Konzen- ~ trationen unterhalb J Prozent können diese Verfahren keine Anwendung finden. Es war deshalb schwierig, für diesen Bereich ein Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der Faserkonzentration zu finden.

Eine Vielzahl von inzwischen vorgenommenen Versuchen beruhen zumeist auf optischen Eigenschaften, wobei in erster Linie die Absorption oder Streuung von auf die Fasern fallenden Lichtes gemessen wird. Diese Versuche hatten hauptsächlich deshalb nicht den erwünschten Er-? folg, weil außer den Papierfasern auch andere Stoffe, z.B. dem Brei zugegebene mineralische Füller oder in das wässerige System eingeschlossene Luft, gleichfalls das Licht streuen oder absorbieren.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß Zellstoffoder Holzstoffasern optisch aktiv sind und somit die Ebene von polarisiertem Licht drehen.

Gemäß der Erfindung wird nun polarisiertes Licht durch die Faseraufschwemmung geschickt.· Das durchfallende Licht wird anschließend" auf eine Pdarisiereinrichtung gerichtet, deren Polarisationsebene im rechten Winkel zur Polarisationsrichtung des auffallenden Lichtes steht, Licht, dessen Polarisationsrichtung durch die Fasern geändert wurde, vermag diesen Filter zu durchdringen und

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fällt auf eine lichtempfindliche Einrichtung gur Zeichnung der Lichtintensität*

Die Verwendung polarisierten Lichtes zur Vergegenwärtigung von aktiven Stoffen ist bekannt» Beispielsweise werden Zucker-Polarimeter zur Konzentrationsmessung von Zückerlösungen verwendet* Auch können Mikroskope mit Polarisationsfiltern ausgerüstet werden» um optisch aktive Präparate sichtbar zu machen» In der deutschen Patentschrift 1 163 377 (IJU Kohlendorf) ist ein auf diesem Prinzip beruhendes Gerät zum Auszählen der Anzahl ungelöster 2ellulosepartikel in Viskose besehrieben* Die in einer Kapillarröhre fließende Viskose wird mit polarisiertem Lieht beleuchtet* Das durchfallende Lieht wird anschließend auf einen Polarisationsfilter mit einer um einen rechten Winkel gedrehten Polarisationsebene gegen» über detn polarisierten Licht gerichtet* Eine Fotozelle zählt dann die ungelöst durchströmenden Zelluioseparti** kel.

ÜürOtζ erheblicher Anstreigmgen, eine zufriedenstellende Lösung zu finden» ist es bisher nicht gelungen_s die Konzentration von Faseraufgchwemaungen bei der Ganzzeug« und Papierherstellung auf optischer Grundlage zu bastita* men« Hier schafft nun die Erfindung Abhilfe, die naeft* folgend anhand einiger bevorzugter« in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen erläutert wird.

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In Fig. 1 ist das Prinzip veranschaulicht, wie es in der Ganzzeug- und Papierherstellung zur Messung von Fa-.serkonzentrationen Anwendung finden kann. Von der Quelle A ausgestrahltes Licht wird durch das optische System B, den Polarisationsfilter C^ und die Zelle D gesendet. Befindet sich in dieser Zelle keine Faseraufschwemmung, so kann das Licht den zweiten Polarisationsfilter Cp nicht durchdringen. Strömt hingegen eine Faseraufschwemmung durch die Zelle, so wird die Polarisationsebene durch die Fasern gedreht, sodaß ein entsprechender Lichtanteil den zweiten Filter Cp durchdringt und auf die Fotozelle E. fällt. In dieser wird ein elektrischer Impuls erzeugt, der zumindest annähernd proportional der Faserkonzentration in der Zelle D 'ist. Dieser Impuls kann von einem hierfür ausgelegten Instrument aufgezeichnet werden.

Um die durch dispergierte Luft, zugegebene Füllstoffe od.dgl. hervorgerufene Absorption oder Streuung des Lichtes in der Faseraufschwemmung auszugleichen, kann das von der Faseraufschwemmung ausfallende Licht mittels einer entsprechenden Einrichtung in zwei Lichtstrahlen zerlegt werden. Einer der Strahlen wird, wie bereits beschrieben, gegen das Polarisationsfilter und die lichtempfindliche Zelle gerichtet, während der andere Strahl gegen eine andere lichtempfindliche Einrichtung abgelenkt wird. Auf diese Weise wird von jeder der lichtempfindlichen Zellen ein elektrischer Impuls erzeugt, von denen

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der eine von der Faserkonzentration in der Aufschwemmung abhängt und von der Streuung und Absorption in der Aufschwemmung beeinflußt wird, während der andere Impuls lediglich von der Absorption und der Streuung in der Aufschwemmung abhängt. Durch entsprechende Kombination der beiden elektrischen Impulse ist es möglich, die Absorption und Streuung des Lichtes in der Faseraufschwemmung ganz oder teilweise zu kompensieren.

Eine dieses Prinzip ausnützende Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt. Das aus der Zelle D fallende Licht wird mittels eines semitranspartenten Spiegel s F in zwei Strahlen zerlegt. Einer der Strahlen wird wie beim ersten Ausführungsbeispiel gegen den zweiten Polarisationsfilter Co und die Fotozelle E,. gerichtet, wäBend der zweite Strahl auf die Fotozelle Ep fällt. Beide Fotozellen liegen in einer Brückenschaltung, deren Unausgeglichenheit ein Maß für die Faserkonzentration ist.

Bei Versuchen mit diesem Instrument wurde eine überraschend gute und annähernd lineare Abhängigkeit zwischen der Faserkonzentration und dem aufgezeichneten elektrischen Impuls erhalten. Dieser Sachverhalt ist in Fig. 3 dargestellt, welche die Abhängigkeit des aufgezeichneten elektrischen Impulses von der Faserkonzentration für verschiedene Breiarten wiedergibt.

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Durch Einbringen einer hilfsgetriebenen Lichtregeleinrichtung in einen der beiden Strahlengänge können beide lichtempfindlichen Zellen in Brücke geschaltet werden, deren Verstimmung einen Impuls erzeugt, welcher die Hilfseinrichtung so lange speist, bis eine gleiehe Beleuchtung der beiden Fotozellen erreicht ist. Die Stellung der Lichtregeleinrichtung gibt dann ein Maß für die Faserkonzentration.

In Fig. 4- ist ein auf diesem Prinzip beruhendes Instrument gezeigt. Der Graukeil G wird von einem Servomotor H getrieben, der seinen Antrieb vom Differenzverstärker I erhält.. Die Stellung des Graukeils ist ein Maß für die Faserfixmzentration.

Das Instrument kann auch so aufgebaut sein, daß die beiden Strahlen abwechselnd auf die gleiche Fotozelle fallen. In diesem Fall kann ein Wechselstrom-Verstärker benutzt werden, sodaß eine bessere Nullstabilität erreicht wi#d.

Ein auf diesem Prinzip basierendes Instrument ist in Fig. 5 dargestellt. Das vom semitransparenten Spiegel F reflektierte Licht wird durch einen Spiegel J auf die Fotozelle E^ geworfen. Mittels des umlaufenden Umschalters K (Chopper) ist es möglich, die beiden Strahlen alternativ auf die Fotozelle zu werfen* Bei Änderung der Faserkonzentration fällt Licht unterschiedlicher

Intensität auf die Fotozelle und erzeugt; einen Wechsel-10 9 8 4 2/0228

stromimpuls in dem Verstärker L. Der Servoantrieb ändert die Stellung des Graukeils solange bis die Fotozelle von beiden Strahlen gleichmäßig beleuchtet ist, sodaß die Stellung des Graukeils ein Maß für die Faserkonzentration ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Konzentration von in der Ganzzeug- und Papierherstellung anfallenden Faseraufschwemmungen im Bereich von 0 bis 3 Prozent, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Faseraufschwemmung (D) polarisiertes Licht in bekannter Weise gesendet und das durchfallende Licht auf eine Polarisiereinrichtung gerichtet wird, deren Polarisationsebene, vorzugsweise um einen rechten Winkel zur Polarisationsrichtung des einfällenden lichtes, gedreht ist, wonach das durchfallende Licht auf eine lichtempfindliche Einrichtung zur Aufzeichnung der ein Maß für die Faserkonzentration darstellenden Lichtintensität gelenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Faseraufschwemmung durchdringende Licht in zwei Strahlen zerlegt wird, von denen einer auf einen Polarisationsfilter, dessen Polarisationsebene, vorzugsweise um einen rechten Winkel zur Ebene des einfallenden Lichtes, gedreht ist, gelenkt wird, wobei der den Polarisationsfilter durchdringende Anteil dieses Lichtstrahls auf eine lichtempfindliche Einrichtung fällt, während der andere Lichtstrahl auf eine zweite lichtempfindliche Einrichtung geleitet wird, und beide lichtempfindlichen Einrichtungen so

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miteinander verbunden werden, daß eine von der Absorption und der Streuung des Lichtes in der Faseraufs£hwemmung unabhängige Aufzeichnung der Faserkonzentration erhalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtintensität eines der beiden Strahlen durch eine einstellbare Lichtsteuereinrichtung geregelt wird, welche mit einem Servoantrieb derart versehen ist, daß die beiden lichtempfindlichen Einrichtungen von beiden Strahlen gleichmäßig beleuchtet sind und die Stellung der Lichtsteuereinrichtung ein Maß für die Konzentration der Faseraufschwemmung liefert.

4·. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Strahlen an der Polarisationseinrichtung vorbei^eleitet wird, beide Strahlen mittels einer mechanischen Einrichtung abwechselnd auf die gleiche lichtempfindliche Einrichtung gelenkt werden und ihr Intensitätsunterschied einen Wechselstromimpuls erzeugt, der eine einstellbare, das Licht eines Strahlengangs regelnde Lichtsteuereinrichtung bis zum Ausgleich speist, sodaß die Stellung dieser Steuereinrichtung ein Maß für die Konzentration der Faseraufschwemmung ist.

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