DE2659220C3 - Einrichtung zur Messung der Filtriereigenschaften von Papierbrei - Google Patents

Description

Die Erfindung be/iehi sich auf eine Einrichiiing /iir Messung von l-'iliricreigciischallcn von Papierbrei mit einem an eine unter Druck stehende Papierbrei Heilung angeschlossenen Überlaufgefäß mit konsianiem Über laiif-riillspiegel für ilen Papierbrei mit einem libcr dem Iberlaiifgeläß angeordneten /weilen Gefäß mil siebartigem Boden, einem Kolben -Zylinder -Antrieb /iir Relativbewegung des ersten und des /weilen Gefäßes /wischen einer Anordnung lies lcl/lcrcii über dem Spiegel des Papierbreics oder in diesen eingetaucht und nut einem Mittel zur Messung des l'iltraisiandcs im /WL'itL'ii Gefäß.

Die Erfindung kann /ur automatischen Steuerung der Vermahlung von Papierbreien unter Verwendung \on Rechenmaschinen Anwendung finden.

Die I illriereigenschaltcn von Papierbrei, d.h. seine Fähigkeit, einen Teil der in ihm befindlichen I lüssigkeil über ein Filter abzugeben, ist eine Charakteristik lies Ausmahlungsgrades.

Die Genauigkeit bei der Messung des Ausmahliings- ·>" grades, welche die Konirolle der Qualität des fertigen Prodiikles ermöglicht, hangt von solchen Faktoren wie Druck in der Papicrbrcilcituiig. Temperatur und Konzentration des Papierbreis ab.

Hs ist eine Einrichtung /ur Messung der Fillricrcigen- ^hS schäften von Papierbrei in der (ill-PS 14 Ob 681 beschrieben.

Die bekannte Hinrichtung gewährleistet /war eine hohe Meßgenauigkeit der Filtricreigcnschaflen von Papierbrei bei der Regulierung des Ausmahlungsvorganges durch einen Bedienenden, kann aber infolge der geringen Geschwindigkeit bei der Durchführung der Messungen im automatischen Steuersystem nicht angewendet werden. Dieses ist darauf zurückzuführen, daß die Fläche des Filters gleich der Fläche des Querschnitts des Hohlraums des Zylindergefäßes ist, wodurch der Filtratstand nur langsam ansteigt, so daß die für jede Messung eriorderliche Zeit deshalb beträchtlich ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Messung von Filtriereigenschaften von Papierbrei zu entwickeln, in der die bauliche Ausführung des Gefäßes mit dem siebartigen Boden — des Siebgefäßes — die Anwendung dieser F.inrichtung in einem automatischen System zur Steuerung der Ausmahlung von Papierbrei durch Beschleunigung des Meßvoi ganges bei einer hohen Meßgenauigkeit des Ausmahlungsgrades ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird durch die im Kenn/eichen des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Eine solche konstruktive Ausführung des Siebgefäßes soll ein schnelleres Ansteigen des Filtratstandes gewährleisten, um die zur Messung des Filtratstandes erforderliche Zeit zu verkürzen und zwar in dem Maße wie die größere Querschnittslläche des Gefäßraumes die kleinere Querschnitlsflächc übersteigt. Außerdem soll eine Erhöhung der Empfindlichkeit und der Genauigkeit bei der Messung erreicht werden.

Die durch die Erfindung erreichte Wirkung ist folgende:

Das liltrat durchdringt das Sieh, das glcich/eitig den Eintrittsquerschnilt des Raumes mit größerer Querschnittsfläche darstellt, und füllt aufsteigend den dahinicrlicgcnden Raum von unten her. Wegen der großen Querschnittfläche steigt der I üllspiegel im unteren Raum relativ langsam, das genaue Ablesen des I iltratsiandes ist schwierig, und ungenau: das Meßergebnis kann deshalb nur relativ ungenau sein. Ist der unlere Raum gefüllt, steigt das I illral weiter in den oben angrenzenden Raum des Siebgeläßes mit kleinerer Querschnittsfläche. Bei etwa gleicher Volumvergrößerung pro Zeiteinheit ist das Ansteigen in ilen Räumen 4.; und 4 ft direkt proportional dem Verhältnis der QiierschnillsHächcn dieser Räume. Gleichen Voliumergrößerungen entsprechen nunmehr Gefaßräumc mit größerem llöhenmaß. so daß die Meß- und Ablesegenauigkeit eine bessere sein muß. Wegen des schnelleren Slcigensdcr Flüssigkeit im Raum wird das Meßergebuis vorteilhaft in einer kür/eren Zeit erhalten.

Es ist /weckmäßig, daß der Gefäßrauni mit kleinerer Querschnittslläche durch die innere Oberfläche des /weilen Gefäßes — Siebgeläßes — und den im /weilen Gefäß — SiebgelaH — angeordneten Antriebs/yliniler seillich begrenzt ist, während tier Gefäßraum mit größerer Querschniltslläche unten durch den siebartigen Boden, oben durch den Boden des Antriebs/ylinders und die Verbindung zum Gefäßraum mit kleinerer Querschnitlsfläche und seillich durch die innere Oberfläche des zweiten Gefäßes — Siebgefälles — begrenzt ist.

Die Anordnung des Antriebs/ylinders innerhalb des Siebgefäßes gewährleistet /iisät/lich eine wesentliche Verminderung des Raiimbedarles der Einrichtung in hier Hohe.

Im weiteren wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert, auf

der ein Prinzipschema der Einrichtung nach der Erfindung dargestellt ist.

Die Einrichtung enthält ein an einer Papierbreileitung 1 angeschlossenes Gefäß 2 mit konstantem Überlauf-Füllspiegel für Papierbrei 3, ein zweites Gefäß — Siebgefäß — 4 mit siebartigem Boden 5, eine Vorrichtung zur gegenseitigen Verschiebung des Gefäßes 2 und des zweiten Gefäßes 4 und ein Mittel zur Messung des Filtratstandes, welches mit einem Folgesystem verbunden ist. Das Gefäß 4 mit dem siebartigen to Boden ist im folgenden nur als »Siebgefäß« 4 bezeichnet.

Wie es aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist das in seinem oberen Teil offene Gefäß 2 an der Papierbreileilung 1 angeschlossen, durch die der Papierbrei zu einer is Papierherstcllungsmaschine (nicht dargestellt) gelangt. Dieses Gefäß ist in einem Behälter 6 untergebracht, der mittels eines Abflußrohres 7 mit der Papierbreileitung 1 verbunden ist. Der Abfluß des Papierbreis 3 aus dem Behälter 6 erfolgt an einem Abschnitt, der stromabwärts in bezug auf den Papierbreistrom zur Papierherstellungsmaschinc hin liegt. Der Papierbrei 3 gelangt in das Gefäß 2 und dann, indem er über die Wände des letzteren überläuft, in den Behälter 6. Infolgedessen wird die Füllhöhe des Papierbreis 3 im Gefäß 2 konstant gehalten. Der Papierbrei 3 im Gefäß 2 ist derjenige Papierbrei, dessen Filtriereigenschaften zu ermitteln sind. Da er sich in ständiger Bewegung befindet und sich ununterbrochen ändert, werden die Messungen an neu eintreffendem und sich laufend erneuernden) Papierbrei durchgeführt.

Zum Eintauchen des Siebgefüßcs 4 in den Papierbrei 3 und /um nachfolgender, Herausnehmen desselben ist die Einrichtung mit einer Vorrichtung /iir gegenseitigen Verschiebung des Gefäßes 2 und des .Siebgefäßes 4 js ausgestattet.

Diese Vorrichtung enthält einen doppelseitig wirkenden druckluflgcMeuerten Antriebs/ylinder 8, einen I.uftverteiler 9 für die Drucklufl/uführiing in den Antriebs/ylinder 8 unter der Wirkung des Befehls eines Zeitrelais 10, einen Ölzerstäuber 11 /um Einspritzen von Öl in die Druckluft, die dem Luft verteiler zugeführt wird, einen Druckregler 12 zur Regulierung ties Luftdruckes, ein Filter Π zur Reinigung der in den Druckregler 12 eintreffenden Luft und die Druckluftquelle 14.

Das Relais 10 ist zur Steuerung des Luftverteilers 9 auf eine solche Weise bestimmt, daß das Siebgefäß 4 in den Papierbrei 5 auf eine vorbeslimmte liefe eingetaucht und nach einer bestimmten Zeitspanne über den Papierbrei gehoben wird.

Der Antriebs/ylinder 8 besit/t einen Kolben 15 und eine mit diesem verbundene Kolbenstange 16. Die Kolbenstange weist zwei l.ängskanäle auf. die die Arbeitsräume des Aniriebs/ylinders 8 mit dem l.ufiver-(eiler 9 verbinden. Die Kolbenstange 16 ist am Gehäuse des Gefäßes 2 unbeweglich befestigt.

Eine solche Verbindung der Kolbenstange 16 mit dem Gehäuse des Gefäßes 2 ist vorteilhaft, aber nicht unbedingt notwendig. Der Zweck einer solchen Verbindung geht aus de^r r ■· ':(. inenden Beschreibung hervor.

Das Siebgefäß 4 besteht aus zwei ineinander übergehenden Räumen 4.7 und 4h, die unterschiedliche Quersehnittsflächen aufweisen. (>■>

Zur Verminderung des llöhenmaßes der vorgeschlagenen Einrichtung ist der Antriebszylinder 8 im Siebgefäß 4 angeo'dtiL't.

Der Raum 4a des Siebgefäßes 4, der eine geringere Querschnittsfläche aufweist, ist seitlich durch die innere Oberfläche dieses Gefäßes und den Antriebszylinder 8 begrenzt, während der Raum 4b mit größerer Querschnittsfläche unten durch d?n siebartigen Boden S und oben durch den Boden des Antriebszylinders 8 begrenzt ist.

Im Raum 4a mit geringerer Querschnittsfläche. aber mit größerem Höhenmaß als der Teil Ab ist ein Mittel zur Messung des Filtratstandes angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist es ein Druckrohr 17.

Das Rohr 17 ist mit Hilfe eines flexiblen Schlauchs 18 mit dem Folgesystem, welches jedes Meßergebnis regisiriert, und dem System der Luftzuführung zum Druckrohr 17 von der Druckluftquelle verbunden.

Das erwähnte Folgesystem zur Registrierung jedes Meßergebnisses enthält eine Einrichtung zur Messung des Luftdruckes, /. B. ein Differentialmanometer 20, das mit einem Diffeientialtransformator (nicht eingezeichnet) ausgestattet ist, eine Vergleichseinhcit 21, die elektrisch mit dem Differentialmanometer 20 verbunden ist, und einen Reversiermotor 22, mit dessen Welle ein mechanisch-elektrischer Umformer 23 verbunden ist, der ein Signal zu einem Selbstschreibcr 24 ausgibt.

Die Druckluftquelle 19 ist mit dem Druckrohr 17 durch einen Regler 25 für den Luftverbrauch /um Dosieren der dem Druckrohr 17 zugeführten Luft, einen Druckregler 26 und einen Filter 27 verbunden.

Das Funktionsprinzip des Folgesystems bei der Registrierung jedes Meßergebnisses beruht auf der Messung des statischen Druckes der Filtratschicht im Siebgefäß 4. Der Widerstand der Filtralschichl für den Luftdurchgang erzeugt einen Gegendruck, der proportional /ur Höhe der Filiratsäule über der Eingangsöffnung des Druckrohres 17 ist.

Deshalb ist der l.ufdruck /' am Ausgang aus dem Druckrohr 17 mit dem Filiraispiegel im kleineren Teil des Siebgefäßes 4 durch folgende funklionelle Abhängigkeit verbunden:

worin //der /u messende Stand des lilirais über der Ausgangsöffnung des Druckrohres 17 und ;· die Filtratdichteist.

Der Luftdruck im Rohr 17 wird mit einem Differentialmanometer 20 gemessen. Dieser Druck wird der ersten der zwei Kammern des Differcniialmanomcters 20 zugeführt. Dabei ist die /weite Kammer zur Beseitigung der Druckschwankungen des umgebenden Mediums mit der Atmosphäre verbunden.

F-inc Änderung der Druckdifferenz in ilen Kammern des Differentialmanometers 20 bewirkt eine Bewegung des Kernes des Differentiallransformalor·; (nicht dargestellt) dieses Manometers. Diese Bewegung führt /w einer Änderung der Spannung und der Phase am Ausgang des Differentialmanometers. was in der Verglcichseinheit 21 zum Aufzeichnen des lillratstandes im Siebgefäß 4 und zur Steuerung des Reversiermotors 22 ausgenutzt wird.

Die letzte Funktion wird dadurch verwirklicht, daß die Vergleichseinheit 21 zwei Mikroschalter (nicht dargestellt) enthält. Diese Mikroschalter sind auf bestimmte Werte des Filtratstandes eingestellt. So isl der erste Mikroschalter /um Einschalten des Reversiermotors 22 beim Erreichen des minimalen Filiraistandes im Siebgefäß 4 und der zweite /um Ausschalten des Reversiermotors 22 beim lirreichen des maximalen Fiißltratstandes bestimmt. Dabei ist der I iltratstand im

Raum mit dem größeren Querschnitt, d. h. der Stand, der durch das durch den siebartigen Boden 5 vor der Bildung der Aufschichtung eingedrungene l'iltral gebildet wurde, aus der Registrierung ausgeschlossen. Ks ist zu beachten, daß der minimale und der maximale ^r> l'iltratstand ι Rohr 17 entsprechend den minimalen und maximalen Luftdruck bilden. Mit der Welle des !Elektromotors 22 ist der mechanisch-elektrische Umformer 23 verbunden, der zur Umformung des Drehwinkels der Welle des Elektromotors 22 in ein K' Stromsignal am Ausgang dient.

Das am Ausgang des mechanisch-elektrischen Umformers 23 erzeugte Stromsignal charakterisiert die I iltriereigcnsehaft des Papierbreis, d.h. des Ausmahlungsgrades, weil dieses Signal der Zeitspanne zwischen dem Ansprechen des ersten und des zweiten Mikroschalters der Vcrglcichseinheit 21 proportional ist. Das .Stromsignal vom Umformer 23 gelangt zum ScIbM-schreiber 24. Das Signal kann auch im System der automatischen Regelung des Ausmahlungsgrades des Papierbreis ausgenutzt werden.

Zur Beseitigung der Fehller in den Anzeigen der Kinrichtung infoige eines hydraulischen Schlages, der in der Papierbrcileilung 1 entstehen kann, ist das Gefäß 2 an einem Obergangskanal 28 eingebaut, der zum Durchlassen des Papierbreis 3 in das Gefäß 2 dient und tür die Montage an der Papierbreileitung 1 bestimmt ist. Der Übergangskanal 28 ist in der Art eines sich erweiternden Kegels, d.h. einer Konstruktion mit auseinandergehenden Wänden, ausgebildet, bei der der Jo Querschnitt sich gleichmäßig in der Strömungsrichuing des Papierbreis vergrößert. IEs ist zu vermerken, daß diese Ausführungsform des (ibcrgangskanals ausschließlich aus Gründen der Anschaulichkeil gewählt wurde. Es können auch andere Konstruktionen mit dem J^r> gleichen !Effekt ausgenutzt werden.

Außerdem ist im unteren Teil des Gefäßes 2 ein mit det Bezugsziffer 29 bezeichnetes Schild angebracht.

/weeks zusätzlicher Reinigung des siebartigen Bodens 5 nach jeder Messung, wie es in der folgenden Beschreibung der Funktion der !Einrichtung gezeigt wird, kann das Siebgefäß 4 im oberen Teil mit einem Stutzen 30 ausgestaltet werden, der nut jeder zu diesem /weck tauglichen Quelle für Druckluft oder Druckwasser verbunden werden kann.

Die Kinrichtung funktioniert folgenderw eise.

In durch ein Zeitrelais bestimmten zeitlichen Intervallen wird das Siebgefäß4 mit Hilfe des Antriebs/s linders 8 auf eine bestimmte Tiefe in den Papierbrei 3. der aus der Papicrbreilcitung 1 in das Gefäß 2 mit konstantem ! ;iei I,ιιΐί-!ulUpicgci eintrifft, eingetaucht. lEVibc: vvird em konstanter Druck auf den siebartigen Boden 5 erzeugt, und die Flüssigkeit beginnt aus dem Papierbrei 3 durch den siebartigen Boden 5 in den Raum 46 mit größerem Querschnitt des Siebgefäßes 4 einzudringen. Während des Durchganges der Flüssigkeit durch den siebartigen Boden 5 wird eine Fascraufschichtung gebildet. Der Filtratstand wird erst dann gemessen.

wenn unter dem siebartigen Boden 5 die Faseraufschichtung gebildet ist. Deshalb üben die Schwankungen der Papierbreikonzentration keinen Kinfluß aus. d. h. der Killratstand im Raum mit dem größeren Querschnitt des Siebgefäßcs4 wird nicht berücksichtigt.

|e nach dem Ausmahlungsgrad des Papierbreis ändern sich die Intensität der Zuführung und die Menge des Filtrais. das durch den siebartigen Boden 5 in den Raum 4.7 mit dem kleineren Querschnitt des Siebgefäßes 4 eindringt. Der Filtratsiand wird im Teil 4;i mit dem kleineren Querschnitt des Siebgefäßes 4 mit Hilfe des Druckrohres 17 ermittelt. Im Druckrohr 17 wird ein Luftdruck erzeugt, der zum Kiltratstand im Raum 4,v mit dem kleineren Querschnitt des Siebgefäßes 4 proporüonal ist. Dieser Druck wird mit dem Differeniialnv.nome tcr 20 gemessen, in welchem ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, das zur Druckdifferenz in den Kammern dieses Differcntialmanomctcrs proportional ist. Dieses elektrische Signal gelangt an die Vcrgleichseinheit 21, wo der Filiratstand im Raum 4;/ mit dem kleineren Querschnitt des Siebgefäßes 4 registriert wird.

Beim Erreichen des minimalen Filtratspiegels im Raum 4.7 mit dem kleineren Querschnitt, d. h. in dem Zeitpunkt, wenn der Raum 46 mit dem größeren Querschnitt angefüllt ist, schaltet der erste Mikrosehalter der Vergleichseinhcit 21 den Reversiermotor 22 ein der eine mechanische Kopplung mit dem mechanischelektrischen Umformer 23 aufweist. Beim Erreichen des maximalen Fiitratspiegels im Raum 4;/ mit kleinerem Querschnitt schallet der zweite Mikroschalter der Vergleichscinheit 21 den Elektromotor 22 aus. |e nach dem Drehwinkcl der Welle des Elektromotors 22 gibt der mechanische I !informer 23 ein Signal aus. welches dem Ausmahlungsgrad des Papierbreis entspricht und mittels des Selbstschreibers 24 registriert wird.

Nach dem Ansprechen des zweiten Mikroschaltcrs der Vcrgleichseinheit 21 hebt der Aniricbszylindcr 8 aul einen Befehl des Zeilrelais 10 das Siebgefäß 4 aus dem Papierbrei 3 heraus und bringt es in die Ausgangslage Dabei fließt das Filtrai aus dem Siebgefäß 4 durch der siebartigen Boden 5 heraus und schwemmt von diesem den Papierbrei ab.

Nach der Beendigung des durch das Zeitrelais IC festgelegten Meßzyklus kehren alle Kiemente det Einrichtung mit Ausnahme des mechanisch-elektrischer Umformers 23 in ihre Ausgangslage zurück. Der Umformer 23 ist mit einer Kinrichtung (nicht gezeichnet) ausgestattet, die das Stromsignal bis zur nächster Messung speichert.

Beim Heben des Siebgefäßcs 4 kann eine zusätzliche Durchspiilung des siebartigen Bodens 5 durch die Zuführung von Wasser unter Druck durch den Slutzer 30 vorgenommen werden. Zu diesem Zweck kanr Druckluft benutzt werden. Das Durchblasen ist jedoch in dem Zeitpunkt vorzunehmen, wenn das Siebgefäß 4 schon aus dem Papierbrei heraus ist. um die Füllung dc< letzteren mit Luft auszuschließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Messung von Filtriereigensehalten von Papierbrei mit einem an eine unter Druck stehende Papicrbrci-Lcitung angcschlossenen Überlaufgefäß mit konstantem Liberlauf-Füllspiegel für den Papierbrei mit einem über dem Überlaufgefäß angeordneten zweiten Gefäß mit siebartigem Boden, einem Kolben-Zylinder-Antrieb zur Relativbewegung des ersten und des zweiten Geldßes /wischen einer Anordnung des letzteren über dem Spiegel des Papierbreies oder in diesen eingetaucht und mit einem Mittel zur Messung des Filtratstandes im zweiten Gefäß, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gefäß — '5 Siebgefäß — (4) in zwei übereinander angeordnete ineinander übergehende Räume (4;i, 4k) mit Qu>:rschniltsflächen unterschiedlicher Größe aufgeteilt ist, wobei der untere Raum (4b) die größere Querschnittsfläche und den siebartigen Boden (5) hat, während im oberen Raum (4u) mit kleinerer Querschnittsfläche das Mittel (17) zur Messung des Filtratslandes vorgesehen ist.

2. Hinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefäßraum [4a) mit kleinerer Querschniitsflächc durch die innere Oberfläche des /weiten Gefäßes — Siebgefäßes — (4) und den im /weilen Gefäß — Siebgefäß — (4) angeordneten Antriebs/ylinder (8) seillich bcgren/t ist, während der Gcfiißraiim (4b) mit größerer Querschniitslläche «> unten clinch den siebartigen Boden (5). oben durch den Boden des Aniriebs/ylinders (8) und die Verbindung /um GeiäHraum (A.i) mit kleinerer Querschniitsfläche und seillich durch die innere Oherllache des /weiten Gefäßes — Sicbgefäßos — J' (4)begreii/t ist.