DE2828843C2 - Anordnung zum Bestimmen des Splitteranteils einer Papier-Pulpe - Google Patents

Description

a) die Einrichtung zum Entnehmen einer Probe besteht aus einer ersten Leitung (14) zum kontinuierlichen Zuführen von Wasser mit eine'.i Druck, der wesentlich größer ist als der in der Pulpe herrschende Druck, sowie unter im wesentlichen konstanter Strömungsgeschwindigkeit, und einer zweiten Leitung (17) zum Abführen der Probe, wobei sich die offenen Enden (15, 16) der beiden Leitungen (14, 17) in der Pulpe mit Abstand gegenüberliegen,

b) die Auswerteschaltung bildet das Verhältnis Häufigkeit der von den Splittern herrührenden Impulse zu der Häufigkeit der von den Fasern und Splittern herrührenden Impulse.

2. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Einrichtung (30) zum Verdünnen der Probe durch Beimischung von Wasser eine Konsistenz der Probe von 0,1% oder geringer einstellbar ist.

3. Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung die logarithmische Funktion der Häufigkeit der von den Splittern herrührenden Impulse und die logarithmische Funktion der Häufigke't der von den Fasern und Splittern herrührenden Impulse bildet, nachfolgend die beiden logarithmischen Funktionen voneinander subtrahiert und derart die logarithmische Funktion des Verhältnisses der beiden Häufigkeiten bestimmt.

4. Anordnung gemäß Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (17) zum Abführen der Probe eine zumindest in einer Ebene befindliche Verengung (33) mit ebenen zur Fließrichtung und untereinander parallelen Wandabschnitten (34) aufweist, an denen auf Fenstern eine Lichtquelle (31) und ein gegenüberliegender Photosensor (32) angeordnet sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Bestimmen des Splitteranteils einer Papier-Pulpe. Sie betrifft insbesondere ein Meßsystem mit Einrichtungen zum Entnehmen einer Probe, zu deren Verdünnung, zur elektrooptischen Erfassung der in der Pulpe suspendierten Teilchen und einer an diese Einrichtungen angeschlossenen Auswerteschaltung zum Klassifizieren der Teilchenimpulse.

In den Verfahren zur Pulpenherstellung aus Holz für die Papiergewinnung werden nacheinander mehrere chemische oder mechanische Stufen durchlaufen, um aus dem Holz in seinem natürlichen Zustand Zellulose herzustellen, in einer Form, die einen möglichst hohen Anteil einzelner oder kleingebündelter Zellulosefasern hat. Da Holz jedoch kein homogenenes Material ist, zeigt der standardisierte und gleichförmige Prozeß eines industrialisierten Pulpenherstellungsablaufes nicht bei allen Teilen eines Baumes die selben Ergebnisse.

Eine besondere bemerkenswerte Anomalie von Holz ist das Entstehen von Faserbündeln, die durch querverlaufende Zellen miteinander verbunden sind. Eine einzelne verfestigte Bündelgruppe kennt der Papierhersteller als Splitter. Solche querverbundene Bündel setzen dem Zerfaserungsverfahren einen hartnäckigen Widerstand entgegen.

Obgleich die Holzpulpe während der Verarbeitung normalerweise mehrmals gesiebt wird, ist es unmöglich, alle Splitter von etwa 4 bis 8 mm Länge und 100 bis 140 m Stärke von einwandfreien Faserbündeln, bei denen die Splitter-Größe eine tolerierbare Größe hat, die halb so groß ist, zu trennen. Dennoch ist es für den Papierhersteller wichtig, daß das Vorhandensein von Splittern erkannt wird und unterhalb einer bestimmten Prozentmenge im Rohmaterial wegen des resultierenden nachteiligen Einflusses auf die Papierqualität oder das Papiergefüge gehalten wird.

Im allgemeinen wird in der Industrie eine Technik für die Überwachung des relativen Vorhandenseins von Splittern in der Pulpenströmung angewendet, bei der von Hand die jeweilige Probe mit den Splittern entnommen und im Vergleich zu einer Norm als Anteil in der Pulpe ausgezählt wird. Diese Technik ist zeitraubend und es liegt eine große Verzögerung zwischen der Zeit, zu der die Pulpe auf der Papiermaschine ankommt und der wirklichen Erkenntnis über den relativen Splittergehalt in dieser Pulpe. Daher ist es nicht unüblich, daß bereits das Maschinenbedienungspersonal Mängel wie Gefügebrüche und nicht einwandfreie Papierqualität infolge eines übermäßigen Gehaltes an Splittern in der Pulpe feststellt, bevor die Untersuchung über den Splittergehalt als Ursache der Störung im Ergebnis bekannt wird. ίο Es ist deshalb an der Entwicklung von Überwachungstechniken für den Splittergehalt gearbeitet worden, die zeitlich besser zusammenliegen. Eine Veröffentlichung über solche Arbeiten ist im »Journal of Technical Association of the Pulp and Paper Industrie« (TAPPI, Volume 58, No. 10, Oktober 1975, Seite 120) veröffentlicht. Der Bericht beschreib» auch einen optischen Detektor, welcher zwei am Umfang angeordnete Lichtstrahler in einer gemeinsamen Ebene hat, die auf eine mit einem Fenster versehene, einen Pulpenprobestrom führende Leitung gerichtet sind. Das Ansprechen von jeweiligen Photodetektoren auf die Schattenwirkung der Fasern, die den Weg des Strahls kreuzen, wird gemessen und von jeder Faser die Länge, Breite und Dicke bestimmt. Mit Hilfe von intern festgelegten Grenzen kann ein Splitter als solcher im Falle einer Passage unmittelbar identifiziert und gezählt werden. Die Häufigkeit solcher Splitter-Zählungen wird mit der Konsistenz und Flußgeschwindigkeit der Probe, die sorgfältig überwacht werden muß, verglichen. Obgleich der zuvor beschriebene optische Splitterzähler, der von Tellusond, Stockholm, Schweden hergestellt wird, außerordentlich genau arbeitet, handelt es sich doch um eine Laborvorrichtung, die die Isolierung einer Pulpenprobe von der Produktionsflußströmung zur genauen Kontrolle der Konsistenz und Flußgeschwindigkeit erfordert.

Die Konsistenz des Rohmaterials in einem Produktionsflußstrom wird im Bereich von 1 bis 4% auf der

Basis des Trockenfasergewichtes gehalten. Der Splitterzähler von Tellusond erfordert jedoch eine Rohmaterialprobe in einer genau bemessenen Chargenmenge, nämlich von 0,01 g/l und eine Bearbeitungszeit von 10 Minuten für jede Charge. Dieser Umstand erfordert Vorbereitungshandlungen, die aus dem Abziehen einer adäquaten Rohmaterialmenge von im wesentlichen unbekannter Konsistenz aus der Produktionslinie, Analyse der Probe auf ihren Gesamtfasergehalt und genaues Mischen einer ausreichenden Rohmaterialmenge zu einer genau bekannten Konsistenz bestehen. Dieses Verfahren kann für einen automatischen Proben- und Meßzyklus automatisiert werden, jedoch sind die notwendigen Hilfsapparate kompliziert und erfordern eine aufwendige Wartung.

In der US-Patentschrift 34 61 030 »KEYES« ist eine andere Art einer Holzpulpenschlamm-Meßvorrichtung beschrieben, welche auf der dielektrischen Qualität der Zellulose aufbaut. Zwischen zwei Fasern his Elektroden ist eine Spannungsänderung herzustellen, die in einem dazwischen durchfließenden bekannten Elektrolyten angeordnet sind. Ähnlich wie bei der optischen Vorrichtung von Tellusond integriert das Instrument von KEYES eine Querschnittsbereichsmessung einer Einzelfaser mit einer Übergangszeitmessung, um daraus einen volumetrischen Schluß ziehen zu können. Eine Aussage über die Konsistenz des Schlammes wird durch Kombination des Faser-Volumen-Ergebnisses mit einer gleichzeitigen Schlammvolumen-Messung gewonnen. Obgleich das Instrument von KEYES im Zusammenhang mit einem Konsistenz-Meßinstrument offenbart wird, ist es denkbar, daß es einfach für die Splittermessung übernommen werden kann, da damit die quantitative Messung einer Einzelfaser oder des Partikelvolumens möglich sein könnte. Jedoch offenbarte die US-Patentschrift 34 61 030 nicht eine technische Lehre über diese Möglichkeit oder wie eine entsprechende Anpassung durchgeführt werden könnte.

Nach dem zuvor beschriebenen Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung eine Anordnung zu schaffen, die den relativen Gehalt von Splittern im Produktionsfluß des Rohmaterials einer Papiermühle stetig messen kann. Die Spezifizierung dieser Notwendigkeit durch die Pulpen- und Papierhersteller wird außerdem durch den Mangel einer zufriedenstellenden Pulpenprobeentnahmetechnik erschwert, die einfach, stetig und verhältnismäßig wartungsfrei ist.

Zellulose zeigt eine ungewöhnlich hohe Neigung zum Aneinanderkleben und zum Klebenbleiben an anderen Flächen. Eine jede einem Pulpenstrom ausgesetzte Fläche wird schnell mit einer anwachsenden Schicht von Fasern überzogen. Dieses Anwachsen setzt sich fort bis andere Krä/te wie beispielsweise die Schwerkraft oder die Flüssigkeits-Schubkraft die Adhäsionskraft der Faserbindung überschreitet und dadurch ein Abschwemmen einer angesammelten Menge verursacht. Folglich ist die Aufrechterhaltung eines stetigen Strömungsflusses der Pulpe ein Bemessungs- und Strömungsgeschwindigkeitsauslegungs-Problem. Relativ kleine Rohrleitungen werden schnell durch Faseransammlungen verstopft, wenn sie sich nicht durch eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit selbst reinigen können. Aus diesen Gründen ist es schwierig, aus einer großen Produktionslinie eine kleine, jedoch repräsentative Pulpenprobe zu Testzwecken stetig abzuzweigen.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Hierbei wird mit Hilfe einer Einrichtung fortlaufend eine verdünnte Probe von nicht absolut bestimmter Konzentration aus der Pulpe entnommen. Durch eine elektrooptische Einrichtung werden kontinuierlich alle in der Probe enthaltenen Teilchen registriert und durch eine elektrische Auswerteschaltung nach ihrer Größe klassifiziert Der relative Anteil von Splitterteilchen ergibt sich hierbei vorteilhafterweise ohne mechanische Vergleichseinrichtung wie volumetrische Messungen.

ίο Die Einrichtung zur Probenentnahme leitet einen faserfreien Wasserstrom über einen offenen Abstand in einem großen Produktionsströmungsfluß in eine Probenentnahmeleitung. Der Druck auf den faserfreien Wasserstrom ist deutlich höher als der in der Produktionslinie herrschende Druck, zur Aufrechterhaltung eines relativ geringen Energieverlustes über den erwähnten Abstand oder Schlitz. Nach den Grundsätzen der Hydraulik werden bei einer solchen Einrichtung Pulpenfasern aus dem Produktionsstrom in die Nähe des Schlitzes gezogen, um in die Entnahmeleitung hineinzugelangen. Obgleich dabei eine Verdünnung der Konsistenz auftritt, wird der Probenentnahmeströmungsfluß auf einer im wesentlichen konstanten Flußgeschwindigkeit gehalten, deshalb kann die zu einem gegebenen Zeitpunkt entnommene Pulpenmenge direkt mit der Konsistenz des jeweiligen Produktionsstromes in Bezug gesetzt werden.

Spannungsmessungsvorrichtungen zeigen sowohl die Tatsache des Passierens von Fasern oder Splittern als auch deren rekative Größe mit Hilfe des Teilchenschattens auf dem Detektor an. Die Größe der Spannungserwiderung auf einen solchen Durchgang von Schatten steht in direkter Beziehung zur Größe des Schattens und daher der Größe des Teilchens. Da Splitter bedeutend größer als hinnehmbare Faserbündel sind, lassen sich diese Signale des Detektors durch geeignete Signalunterscheidungs-Vorrichtungen ausscheiden.

Gleichzeitig werden Signale zur absoluten oder

Gesamtteilchen-Flußgeschwindigkeit in Beziehung gesetzt sowie mit der Gesamt-Splitterflußgeschwindigkeit, um ein Signal zu bilden, das zur Splitterdichte im Probenstrom direkt proportional ist.

Eine genaue Kenntnis der Probenkonsistenz ist unerheblich, da die Erfindung eine erste Gesamtzahl von Teilchen mit einer zweiten Gesamtzahl von Splittern in Beziehung setzt, wobei die zweite Anzahl in der ersten Anzahl enthalten ist. Folglich ist für das erwünschte Resultat der Splitterdichte eine Bestimmung der absoluten Quantität dieser Anteile im Sinne so der Konsistenz oder Trockenpulpenmenge pro Einheit des Schlammvolumens nicht nötig.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung mit Abwandlungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt

F i g. 1 ein Rohrsystem als Schema für das vorliegende Pulpenüberwachungssystem,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht des Photodetektor-Fensterabschnittes im Strom des fortwährend fließenbo den und zu überwachenden Materialflusses,

F i g. 3 einen Schnitt des Stromüberwachungsfensters entlang den Schnittlinien IH-III in Fig. 2,

Hg. 4 ein Blockschaltbild für den Signalfluß im elektronischen Teil einer Meßanordnung,
ι,) Fig. 5 eine schematische Darstellung eines abgeänderten Teils des Grund-Signalbehandlungssystems gemäß F i g. 4,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Digital-

signal-Anwendung und

F i g. 7 ein Kurven-Schaubild.

In Fig. 1 ist in einem mechanischen Schema eine Probeentnahmeeinrichtung dargestellt, welche durch eine einfache Öffnung 11 in einem Produktionsmaterial-Leitungsrohr oder in einer Gefäßwand 10 eingeführt werden kann. Ein Stab 13 der Entnahmeeinrichtung weist eine kleine Leitung 14 für die Zuführung von faserfreiem Wasser mit verhältnismäßig konstanter Fließgeschwindigkeit an eine Auslaufdüse 15 auf, welche axial mit einer rechtwinklig geschnittenen Öffnung 16 einer Entnahmeleitung 17 fluchtet.

Zwischen der Spitze der Düse 15 und der öffnung 16 ist ein Spalt oder Abstand 18 vorgesehen. Dieser Abstand befindet sich in der Mitte des Stromes des Produktionsmittels, damit er von einer repräsentativen Menge des entsprechenden Produktionsmaterials durchquert wird. Was die querschnittsmäßige Anordnung des Abstandes 18 innerhalb des Produktionsstromes anbetrifft, so gelten übliche Regeln für die Anordnung derartiger Armaturen in einem Strom. So ist darauf zu achten, daß Stockungen und Stauungen vermieden werden und daß eine Anbringung in der Nähe von Rohrbiegungen und in unmittelbarer Nähe der Seitenwände unterbleibt.

Ein Dichtstopfen 19 dichtet die Wand im Bereich der öffnung 11 rund um die Leitungen 14 und 17 gegen den Flüssigkeitsdruck ab.

Die mechanischen Konstruktionsparameter für das Probeentnahmesystem sind nicht kritisch. Es sollte lediglich darauf geachtet werden, daß der Druck des klaren Wassers in der Leitung 14 wesentlich größer zu sein hat als der Druck in der Materialleitung. Das System kann in etwa mit einer Strahlpumpe verglichen werden, sieht man vom Abstand 18 einmal ab. Im Falle einer Strahlpumpe wird die Energie des Düsenstromes in Randzonen einer im Volumen größeren Kammer freigegeben, wodurch eine Zone örtlich niedrigen Druckes entsteht, der in Verbindung mit der eingeleiteten Flüssigkeit steht. Aus dem Flußsystem geht keine energietragende Einleitungsflüssigkeit verloren und außerhalb der Kammer findet keine Vermischung von eingeleiteten und Einleitungsflüssigkeiten statt. Im Falle der vorliegenden Erfindung findet die Vermischung der eingeleiteten und Einleitungsflüssigkeiten im verhältnismäßig unbegrenzten Volumen des Gefäßes für eingeleitete Flüssigkeit statt. Außerdem kann Einleitungsflüssigkeit gegenüber dem gesamten Stromfluß verloren gehen und mit aller Wahrscheinlichkeit findet dies auch statt. Obgleich der Energiewirkungsgrad dieses Teils der Einrichtung der vorliegenden Erfindung geringer ist als bei bekannten Strahlpumpen, ist diese Tatsache absolut gesehen unbedeutend. Für das Ziel der Entnahme eines Probestromes mit kleinem Volumen aus dem Hauptstrom mit 1 —4%iger Konsistenz, der frei ist von Materialien, die die Rohre verstopfen könnten, ist die Energiefrage belanglos.

Bei einer versuchsweisen Ausführung wurde bei einer Flußrate von 3,79 l/min Wasser durch die Leitung 15 von einem Durchmesser von 635 mm bei einem Druck von 3,45 bar ein Düsen-Strom über einen Abstand 18 von 19,05 mm quer durch eine Papier-Pulpe mit einer Dichte von 43% und einem Druck von 343 mbar in das offene Ende 16 einer Leitung 17 erzeugt, so daß eine derart auf 03 bis 1 % verdünnte Probe der Pulpe bis auf eine Höhe von 3,05 m angehoben wurde.

Selbstverständlich lassen sich die Auslegungen des Probeentnahmesystems hinsichtlich eines Mindestenergieverlustes über den Spalt 18 und ein maximales Gesamtgefälle und eine entsprechende Geschwindigkeit innerhalb des Entnahmerohrs 17 optimieren. Aus dem spezifischen beschriebenen Beispiel lassen sich durch einfaches Experimentieren die jeweiligen günstigen Werte ableiten. Zum obigen Zahlenbeispiel ist weiterhin anzumerken, daß es nicht notwendig ist, die Düsenstrom-Entladungsdüse 15 in den gleichen Dimensionen wie die Fangöffnung 16 in der Probeentnahmeleitung 17 vorzusehen, da derartige Fangöffnungen 16 über einen relativ großen Bereich gut funktionieren und unter Umständen in abweichenden Abmessungen eine bessere Wirksamkeit entfalten. Desgleichen sind sich öffnende Fangöffnungen 16 mit Erfolg für den vorliegenden Zweck ausprobiert worden. Solche sich erweiternden Öffnungsanordnungen wirken im vorliegenden System physikalisch wie der entsprechende Teil eines Venturirohres, wobei der Halsbereich weggelassen worden ist, um den Mischungsspalt 18 zu bilden.

Wenn sich der entnommene Probenstrom in der Leitung 17 innerhalb eines breiten Konsistenzbereiches von weniger als 0,1% befindet, wie es vom Splittermeßgerät toleriert wird, kann dieser direkt an einen Rohrabschnitt mit einem transparenten Fenster 30 zwischen einer Lichtquelle 31 und einem Photodetektor 32 geführt werden. Sollte die Konsistenz der entnommenen Materialprobe größer sein als das vorgeschlagene Maximum, kann an einer Mischstelle 33 zusätzliches Verdünnungswasser beigegeben werden.

Der Fensterabschnitt 30 befindet sich in einem Endabschnitt einer Probenleitung 29, so wie es im Detail in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist und kann einfach aus einem kurzen Abschnitt eines thermoplastischen Rohres mit 12,7 mm Innendurchmesser und einem unter Wärme ausgeformten Abschnitt 33, dessen sich gegenüberliegende Seitenwände 34 im allgemeinen parallel verlaufen, hergestellt werden. Auf die Außenseite dieser parallelen Seitenwände 34 sind zumindest eine Lichtquelle 31 und zumindest ein Lichtdetektor 32 aufgeklebt. Bei einer Versuchsanordnung wurde als Lichtquelle 31 eine Leuchtdiode LED und eine entsprechende lichtempfindliche Diode für den Detektor 31 verwendet

In Fig.4 ist ein signalverarbeitender Schaltkreis schematisch dargestellt Vom Detektor 32 als Sensor wird ein Gleichstromsignal mit veränderlicher Amplitude abgegeben, das zunächst an einen Verstärker A 1 angelegt ist, der die Signalstärke auf einen verarbeitbaren höheren Wert bringt.

Der durchschnittliche Ausgang vom verstärkten Gleichstromsignal wird über einen ähnlichen Verstärker Λ 3 an die Lichtquelle 31 so zurückgeführt daß eine annähernd konstante oder etwa gleichbleibende Lichtmenge am Photodetektor 32 aufrechterhalten werden kann. Auf diese Weise werden Unterschiede, die in der Wasserfarbe sowie solche, die durch Verunreinigungen auf der Innenfläche des Probenrohrs 29 oder Alterung der Lichtquelle 31, eintreten, kompensiert Eine Kapazität C filtert das vom Verstärker A 1 gelieferte Signal und läßt nur diejenigen Impulsanteile durch, die von auf den Sensor (Photodetektor) 32 fallenden Schatten herrühren, wenn in dem zwischen Quelle 31 und Sensor 32 durchpassierenden Schlamm Teilchen vorhanden sind.

Ein weiterer Verstärker A2 verstärkt die so gefilterten Impulssignale und legt sie zur Amplituden-Unterscheidung an Vergleichsverstärker CPl und CP 2 an. Jeder vom Verstärker A 2 ankommende Impuls wird

mit einem vorbestimmten Bezugswert R 1 bzw. R 2 verglichen und ein entsprechender Impuls nur dann weitergeleitet, wenn der ankommende Impuls gleich dem oder größer als der Bezugsimpuls ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Bezugsimpuls für Ri 5 vier- bis fünfmal größer angesetzt als der Wert von R 2, so daß CfI nur die Impulse mit großer Amplitude weiterleiten wird, die den Durchgang eines Splitters signalisieren. Gleichzeitig ist der Wert von Λ 2 so angesetzt, daß CP2 nur Impulse übermittelt, die sowohl für Fasern als auch für Splitter stehen.

Die jeweiligen Ausgänge von den Vergleichs-Verstärkern CPl und CP 2 sind mit Eingängen von Pulsformern PGI bzw. PG 2 verbunden. Beide haben am Ausgang eine konstante Amplitude mit konstanten Ausschlag, nämlich einen Rechteck-Impuls, der jedem empfangenen Impuls mit veränderlichen Ausschlag entspricht. Diese Rechteck-Impulse werden über wiederholt kurze Intervalle gemittelt, beispielsweise alle 50 Sekunden, und zwar durch Verstärker A 4 und A 5, weiche eine entsprechende analoge Spannungsänderung proportional zur momentanen Impulsempfangs-Rate erzeugen. In dieser Stufe der Signalverarbeitung drückt das veränderliche Spannungssignal der Verstärker A 4 und Λ 5 in entsprechenden Dimensionen eine Proportionalität von beispielsweise Volt pro Splitter pro Sekunden im Falle von A 4 oder Volt pro Teilchen pro Sekunde im Falle von A 5 aus. Diese Dimensionen entsprechen der Tatsache, daß die momentane Strömungsgeschwindigkeit sowohl der Splitter als auch der gesamten Teilchen durch eine absolute Ereigniszählung über einen kurzen Zeitraum bestimmt wird. Die Spannung der Verstärker A 4 und A 5 entspricht direkt der Größe der Ereigniszählung.

Diese Spannungssignale von den Verstärkern A 4 und A 5 können in einer Art Teilungsfunktion durch eine nachgeschaltete Schaltung R direkt kombiniert werden. Von dieser Schaltung R wird ein Gleichspannungssignal proportional zur Splitterflußrate, geteilt durch die Teilchenflußrate abgegeben, das einen Wert je nach festgelegter Größenordnung liefert.

Dieses dimensionslose Verhältnissignal kann durch einen Verstärker A 6 weiter verstärkt werden, um ein sachdienlich geeichtes Meldegerät 40 oder ein Registrierstreifenaufzeichnungsgerät 41 oder beides zu betreiben. In einer weiteren Stufe kann nach derselben Technik wie in Stufe CPi, CP2 mit einer Spannungsvergleichsschaltung CPZ eine Alarmvorrichtung 42 ausgelöst werden, wenn der Wert des Verhältnissignals eine vorgegebene Bezugsgröße R 3 übersteigt

Anstelle der Analogsignalverarbeitung kann gemäß F i g. 6 auch eine geeignete Digitalsignal-Verarbeitungstechnik benutzt werden. Wie im Analog-System gemäß F i g. 4 geben Vergleichsverstärker CPl und CP 2 einen Impuls für jeden Splitter bzw. Teilchen ab. Ein Teil dieser Impulse, genauer eine Teilchen-Impuls-Kette aus π Faser-Impulsen, liegt an einem Digital-Zähler DC2 an, von dem ein Tor-Impuls gp an einen Digital-Zähler DCl abgegeben wird, welcher gleichzeitig den Empfang von Splitter-Impulsen zählt Der Anfang und das Ende des Tor-Impulses gp wird dazu benutzt die Zählfunktion von DC1 zu starten und anzuhalten.

Am Ende eines jeden Tor-Intervalls wird die angesammelte und gespeicherte Splitterzählung in Z>C1, welche die Anzahl der Splitter pro π Faser-Teilchen darstellt an ein Anzeige- oder Steuermodul DDi übermittelt Der Empfang der Splitterzählung von DD1 leitet die Übermittlung eines Rückstellsignals rp an die Zähler DCl und DC 2 von einem Rückstell-Generator RG ein, wodurch die Teilchen- und Splitter-Impulszählung wieder aufgenommen wird.

Diese Digital-Ausführung gemäß Fig.6 ermöglicht dem Papierhersteller eine Digital-Anzeige des erwünschten dimensionslosen Splitterverhältnisses.

Eine weitere mit der Erfindung verwendbare Signalverarbeitungstechnik bezieht sich auf eine logarithmische Rahmen-Skala des relativen Splitteraufkommens. Ein logarithmischer Maßstab für einwandfreie Pulpe ist insoweit subjektiv, als über einem Bezugsgrad für den schlechtesten Zustand eine Anzahl von Bereichen für den Grad der Pulpe aufgestellt werden kann. Ein solcher Maßstab kann mit einer Probe einer Pulpe mit dem größten Splitteraufkommen beginnen, das an der einen Qualitätsgrenze einer bestimmten Mühle liegt. Aus dieser ersten Probe wird ein Standard-Hand-Blatt ausgeformt und als zukünftige Bezugsgröße aufbewahrt.

Ein Teil der ersten Probe wird mit splitterfreier Pulpe in irgendeinem geeigneten Verhältnis, beispielsweise 1:1, verdünnt, um eine zweite Probe zu erhalten, woraus ein zweites Blatt ausgeformt und aufbewahrt wird.

Dieser Vorgang wird wiederholt bis ein Blatt ausgeformt ist, welches aus der Pulpe mit dem niedrigsten Splitteraufkommen ausgeformt ist für dessen Erzeugung die Mühle einen Qualitätsstandard hat.

Obgleich jedes Verdünnungsverhältnis angewendet werden könnte, stellt das Verhältnis 1 :1 ein logarithmisches System zur Basis 2 dar, wobei jeder Grad über der Bezugsgröße die Hälfte der absoluten Anzahl von Splittern des nächstniedrigeren Grades aufweist. Charakteristisch für die logarithmische Skala zur Basis 2 ist, daß das menschliche Auge ein Blatt von einer unbekannten Probe durch den bloßen visuellen Vergleich mit den aufbewahrten Bezugsproben durchweg erkennen und genau klassifizieren kann. Außerdem ist der erhaltene Genauigkeitsgrad für die meisten Belange von Papierherstellern ausreichend. Um die vorliegende Erfindung mit einem solchen Maßstab für das Splitteraufkommen in Beziehung zu bringen, braucht nur ein logischer Schaltkreis L der gewünschten Basis in den Signalfluß nach dem Verhältnisschaltkreis R zwischengeschaltet zu werden, wie es mit einem gestrichelten Pfeil in F i g. 4 angezeigt ist

Durch Umwandlung des arithmetischen Verhältnisses des Splitteraufkommens in einer Materialflußströmung in den Logarithmus dieses Verhältnisses werden die Skalen des Anzeige-Instrumentes insgesamt absolut verkleinert und die tatsächliche Anzeige wird durch verhältnismäßige Spreizung des aussagekräftigen Bereichs für die Belange der Produktionslinie bedeutungsvoller.

Eine andere vorteilhafte abgeänderte Ausführungsform der Schaltung ist in Fig.5 dargestellt Auch hier findet eine Umwandlung der Ausgangssignale sowohl von A 5 als auch A 6 in proportionale logarithmische Funktionen durch Schaltkreismodule L1 und L 2 statt Es schließt sich eine einfache Summenschaltung an, um ein Signal vom anderen abzuziehen. Die sich daraus ergebende Differenz ist derselbe Logarithmus des zuvor beschriebenen arithmetischen Verhältnisses.

Im Schaubild in Fig.7 ist ein ermitteltes typisches Arbeitsergebnis bei der Anwendung auf einen in der Mühle verarbeiteten Materialstrom dargestellt Auf der Ordinate sind Laborbestimmungen des Splitteraufkom-

mens in einer gegebenen Pulpe als Sollwerte aufgetragen. Auf der Abszisse des Schaubildes sind die Istwerte für dieselbe Pulpenprobe während der Produktion nach der Ermittlung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgetragen. Ein Vergleich mit dem idealen Entsprechungsmaß, welches in gestrichelter Linie eingezeichnet ist, bezeugt der Erfindung Genauigkeit über einen breitvariierenden Bereich des Splitteraufkommens.

Das Splittermeßgerät an sich erfaßt und zählt jedes Teilchen, das den Fensterbereich 33 passiert, mit Hilfe des Schattens, der dadurch auf die Photodetektorzelle 32 geworfen wird. Gleichzeitig werden die Schatten von Splittern, die mindestens viermal so groß sind wie die Schatten von zulässigen Faserbündeln, ausschließlich auf der Basis der Schattengröße in einer einzigen Lichtebene ohne Beachtung des Gesamtvolumens unterschieden.

Mit Signalverarbeitungstechniken werden die zusammengesetzten Signale vom Photodetektor gefiltert und gesiebt, um Gleichstromwerte über der Grundwertlinie von Impulswerten zu trennen, die von passierenden Teilchenschatten erzeugt werden. Ob die Teilchenquelle des passierenden Schattens ein Splitter oder ein Faserbündel war, wird von der relativen Amplitude des nachfolgenden Impulses bestimmt. Die gesamten Teilchenimpulse werden in einer Signallinie verarbeitet, während von Splittern verursachte Impulse, die gleichzeitig dem Gesamtbestand zugefügt werden, getrennt in einer anderen parallelen Signallinie verarbeitet werden.

Die Anzahl der Impulse auf jeder Signallinie wird über einen festgesetzten Zeitraum, der für beide Linien gleich ist, gezählt. Hierdurch werden entsprechende Pulsraten vorgegeben. Die Division einer Impulsrate durch die andere liefert ein dimensionsloses Verhältnis zwischen den beiden als eine quantitative Anzeige des Splitteraufkommens im fließenden Strom.

Anzumerken ist, daß diese Lösung der Aufgabe unabhängig von der Materialkonsistenz über den Punkt hinaus ist, daß zwei oder mehrere Teilchen nur einen einzigen Schatten auf den Detektor werfen. Dieser Umstand tritt bei Konsistenzen auf, die größer als 0,1% sind. Deshalb sind die Konsistenz- oder Flußgeschwindigkeitsveränderungen unwesentlich, solange die Probenkonsistenz geringer als 0,1 % ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Bestimmen des Splitteranteils einer Papier-Pulpe, mit einer Einrichtung zum Entnehmen einer Probe aus der Pulpe, einer Einrichtung zum Verdünnen der Probe, einer Einrichtung zum elektrooptischen Erfassen der in der Pulpe suspendierten Teilchen und einer an diese Einrichtung angeschlossenen elektrischen Auswerteschaltung zum Klassifizieren der Teilchenimpulse, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: