DE3701662A1 - Einrichtung zur bestimmung der filtrierfaehigkeit von papierbrei - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Filtrierfähigkeit von Papierbrei.

Zweck der Erfindung ist die Kontrolle des Mahlungsgrades von Papierbrei unmittelbar im technologischen Ablauf bei der Herstellung von Papier, Pappe und anderen Faserstoffen.

Es ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Filtrier­ fähigkeit von Papierbrei bekannt, die einen Papierbrei- Überlaufbehälter, ein in den Behälter einsetzbares Meß­ gefäß, welches mit einem Deckel hermetisch verbunden ist und einen Siebboden aufweist, der die Funktion eines Fil­ terelementes erfüllt, einen mit dem Meßgefäß kinematisch verbundenen Antrieb zum Eintauchen des Meßgefäßes in den Papierbrei und zum Herausziehen aus demselben, einen Höhenstandsgeber für das Filtrat im Gefäß, welcher mit ei­ ner Steuereinheit elektrisch gekoppelt ist, und Geber für die obere und die untere Stellung des Gefäßes aufweist.

Bei der bekannten Einrichtung wird das Meßgefäß perio­ disch in den Papierbrei eingetaucht. Es wird die Zeit der Füllung eines vorgegebenen Volumens mit dem Fil­ trat gemessen, das eine am Siebboden gebildete, aus Fasern bestehende Schicht passiert hat. Die Größe dieser Zeit cha­ rakterisiert den Bearbeitungsgrad (Mahlungsgrad) des Pa­ pierbreis. Nach der Messung der Zeit der Füllung eines vor­ gegebenen Volumens mit dem Filtrat wird das Meßgefäß aus dem Papierbrei herausgezogen. Das Filtrat fließt aus dem Innenraum des Meßgefäßes aus und reinigt den Siebboden.

Zur Erzielung von zuverlässigen Resultaten ist es er­ forderlich, daß Bedingungen eingehalten werden, die es ge­ statten, die Meßbedingungen mit der erforderlichen Genauig­ keit und Stabilität binnen einer festgesetzten Frist aufrecht­ zuerhalten.

Bei der bekannten Einrichtung ist der Innenraum des Meßgefäßes, in welchen das Filtrat gelangt, das den Sieb­ boden passiert hat, stets mit der Atmosphäre verbunden. Folg­ lich findet die Filtration während der Bewegung des Meßge­ fäßes bei dessen Eintauchen in den Papierbrei unter der Wirkung eines hydrostatischen Drucks statt, der vom Ab­ stand zwischen der Papierbreioberfläche und dem Siebboden in jedem Zeitmoment des Eintauchens des Meßgerätes abhängt. Somit läuft der Filtrationsvorgang in dieser Periode un­ ter der Wirkung eines veränderlichen hydrostatischen Drucks ab, d. h. unter instabilen Bedingungen. Dabei kann die Ge­ schwindigkeit des Eintauchens des Meßgerätes in den Pa­ pierbrei, die von der Luftdruckstabilität und vom Zustand der Dichtungen und Führungen des Kolbens und der Kolbenstan­ ge des Druckluftzylinders des Antriebs zum Eintauchen des Meßgefäßes in den Papierbrei abhängt, für die betreffende Einrichtung verschieden sein und sich mit der Zeit in ein und derselben Einrichtung ändern. Besonders wichtig ist die Konstanz des hydrostatischen Drucks, unter dessen Wir­ kung die Bildung einer aus Fasern bestehenden Schicht am Siebboden bei der Trennung der Suspension in Rückstand und Filtrat vonstatten geht.

Der hydrostatische Druck während des Eintauchens des Meßgefäßes in den Papierbrei ist kleiner als der hydro­ statische Druck bei vollständigem Eintauchen des Meßgefäßes in den Papierbrei. Folglich wird bei der Bewegung des Meß­ gerätes in den Papierbrei der Rückstand, der sich am Sieb­ boden gebildet hat, weniger dicht sein als der Rückstand, der sich bei vollständigem Eintauchen des Meßgefäßes in den Papierbrei gebildet hat. Außerdem wird die Dichte des Rück­ standes auch von der Zeit des Eintauchens des Meßgefäßes in den Papierbrei abhängen, welcher seinerseits instabil sein wird. Eine weniger dichte, aus Fasern bestehende Schicht verzerrt die Zeitspanne, während welcher das Filtrat das vorgegebene Volumen füllt, d. h., das Filtrat passiert leich­ ter und schneller diese Schicht. Außerdem wird die Bildung der aus Fasern bestehenden Schicht am Siebboden nicht nur unter dem zeitveränderlichen hydrostatischen Druck erfolgen, sondern auch aufgrund eines instabilen hydrodynamischen Drucks infolge der zeitveränderlichen Geschwindigkeit des Meßgefäßes bei dessen Bewegung in den Papierbrei. Alles das führt zu instabilen Bedingungen der Bestimmung der Filtrier­ fähigkeit des Papierbreis, welche die Meßgenauigkeit be­ sonders bei Papiermassen mit einem niedrigen Wert des Schoper-Riegler-Grades herabsetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich­ tung zur Bestimmung der Filtrierfähigkeit des Papierbreis zu schaffen, deren Konstruktion stabile Bedingungen bei der Messung gewährleistet, welche die Möglichkeit bietet, die Meßgenauigkeit zu erhöhen.

Die gestellte Aufgabe wird mittels einer Einrichtung zur Bestimmung der Filtrierfähigkeit des Papierbreis ge­ löst, die einen Papierbrei-Überlaufbehälter, ein mit einem Deckel hermetisch verbundenes und einen Siebboden aufweisen­ des Meßgefäß, das mit einem Antrieb zu seinem Eintauchen in den Papierbrei und zum Herausziehen daraus kine­ matisch verbunden ist, einen Höhenstandsgeber für das Fil­ trat im Gefäß, welcher mit einer Steuereinheit elektrisch gekoppelt ist, und Geber für die untere und obere Stellung des Gefäßes enthält, und die erfindungsgemäß mit zwei Ven­ tilen versehen ist, von denen das eine den Innenraum des Meßgefäßes mit einer Druckluftleitung, das andere Ventil aber mit der Atmosphäre verbindet, wobei die Ventile über die Steuereinheit mit den Gebern für die untere und obere Stel­ lung des Gefäßes zusammenwirken.

Das Vorhandensein von zwei Ventilen zum Verbinden des Innenraums des Meßgefäßes mit der Druckluftleitung und mit der Atmosphäre, welche über die Steuereinheit mit den Gebern für die untere und obere Stellung des Meßgefäßes zusammenwirken, gestattet es, die Druckluft dem Innenraum des Meßgefäßes während seiner Bewegung in den Papierbrei zuzuführen. Dies verhindert den Ablauf des Filtriervorgangs, d. h. die Bil­ dung einer aus Fasern bestehenden Schicht am Siebboden und die Füllung eines vorgegebenen Volumens mit dem Filtrat un­ ter der Wirkung des veränderlichen hydrostatischen und hy­ drodynamischen Drucks. Nur bei vollständigem Eintauchen des Meßgefäßes in den Papierbrei setzt infolge der Unterbrechung der Druckluftzufuhr in den Gefäßinnenraum und der Verbindung desselben mit der Atmosphäre der Filtriervorgang unter stabi­ len Bedingungen ein, was die Meßgenauigkeit erhöht.

Es ist zweckmäßig, das Ventil, welches den Innenraum des Meßgefäßes mit der Atmosphäre verbindet, am Deckel des Gefäßes anzubringen und mit einem Antrieb zu seiner Ver­ stellung zu versehen, der einen Hebel enthält, dessen Ach­ se am Deckel des Gefäßes befestigt ist, während das Ende eines Armes mit den Gebern für die Stellungen des Gefäßes zusammenwirkt, und das Ventil am Arm des Hebels zwischen seinem Ende und der Achse gelenkig befestigt ist, wobei es auch zweckmäßig ist, das den Innenraum des Meßgefäßes mit der Druckluftleitung verbindende Ventil mit den Gebern für die Stellungen des Gefäßes elektrisch zu koppeln.

Die Anbringung des Ventils unmittelbar am Deckel des Meßgefäßes erlaubt es, eine Verbindung des Innenraumes des Meßgefäßes mit der Atmosphäre über eine im Deckel vorhande­ ne Öffnung, die durch das Ventil absperrbar ist, sicherzu­ stellen. Dies vermindert den Widerstand gegen das Aus­ strömen der Luft bei deren Entfernen aus dem Innenraum des Meßgefäßes beim Füllen desselben mit dem Filtrat, be­ sonders bei der Messung von Papiermassen mit einem niedrigen Wert des Schoper-Riegler-Grades.

Die elektrische Kopplung des Ventils zum Verbinden des Meßgefäßes mit der Druckluftleitung gestattet es, das Ven­ til vom feuchten Medium zu entfernen, wodurch es möglich wird, ein nicht hermetisches Ventil gesamtindustrieller Zweckbestimmung zu verwenden.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch ein­ gehende Beschreibung von konkreten Ausführungsbeispielen derselben unter Hinweisen auf die Zeichnungen erläu­ tert, in denen zeigt

Fig. 1 die Gesamtansicht der Einrichtung zur Bestim­ mung der Filtrierfähigkeit von Papierbrei, gemäß der Er­ findung, im Längsschnitt;

Fig. 2 das Meßgefäß mit einem an dessen Deckel ange­ brachten Ventil, das den Hohlraum des Meßgefäßes mit der Atmosphäre verbindet und das mit einem Geber für die unte­ re Stellung des Gefäßes kinematisch verbunden ist, gemäß der Erfindung, im Längsschnitt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Bestimmung der Filtrierfähigkeit von Papierbrei enthält einen Papierbrei- Überlaufbehälter 1 (Fig. 1) und ein in den Behälter 1 einsetzbares Meßgefäß 2, das mit einem Deckel 3 hermetisch verbunden ist und einen Siebboden 4 aufweist, welcher die Funktion eines Filterelementes erfüllt. Das Meßgefäß 2 ist mit einem Antrieb für sein Eintauchen in den Papier­ brei und für sein Herausziehen daraus kinematisch ver­ bunden, wobei der Antrieb beispielsweise in Form eines Druckluftzylinders 5 ausgebildet ist, bei dem die Kolbenstan­ ge 6 seines Kolbens 7 über eine Zugstange 8 mit dem Meßge­ fäß 2 starr verbunden ist.

Die Einrichtung enthält auch einen Höhenstandsgeber für das Filtrat, der im Gefäß 2 befestigt, mit einer Steuer­ einheit 9 elektrisch gekoppelt ist und aus zwei Elektroden besteht: einer unteren Elektrode 10 und einer oberen Elek­ trode 11, sowie Geber 12 und 13 für die untere und obere Stellung des Meßgefäßes 2. Der Überlaufbehälter 1 ist in einem Abflußbehälter 14 montiert, der einen Stutzen 15 zum Verbinden desselben mit einer (in der Figur nicht gezeigten) Ablaufleitung aufweist. Seinerseits steht der Überlaufbe­ hälter 1 mit einer den Papierbrei transportierenden techno­ logischen Rohrleitung 16 in Verbindung.

Gemäß der Erfindung ist die Einrichtung zur Bestimmung der Filtrierfähigkeit von Papierbrei mit einem Ventil 17, das den Innenraum 18 des Meßgefäßes 2 mit einer Druckluftlei­ tung 19 verbindet, und einem Ventil 20 versehen, das den Innenraum 18 mit der Atmosphäre 21 verbindet. Die Ventile 17 und 20 wirken mit den Gebern 12 und 13 über die Steuer­ einheit 9 zusammen. Das Ventil 20 ist unmittelbar am Deckel 3 des Gefäßes 2 angebracht, wozu im Deckel eine Öffnung 22 (Fig. 2) als Sitz des Ventils 20 ausgeführt ist. Das Ventil 20 ist mit einem Antrieb zu seiner Verstellung versehen, der einen Hebel 23 enthält, dessen Achse 24 über ein Kragstück 25 am Deckel 3 des Gefäßes 2 befestigt ist. Das Ende 26 des Hebels 27 wirkt während der Bewegung des Meßgerätes 2 mit den Gebern 12 und 13 zusammen. Das Ventil 20 selbst ist mit Hilfe eines Gelenkes 28 am Arm 27 des Hebels 23 zwischen seinem Ende 26 und der Achse 24 befestigt. Das Ventil 17, das den Innenraum 18 mit der Druckluftleitung 19 verbin­ det, besitzt ebenfalls eine elektrische Verbindung mit den Gebern 12 und 13 über die Steuereinheit 9. Zum Ein- und Ausschalten der Geber 12 und 13 ist ein Bolzen 29 vorge­ sehen, der am Gefäß 2 befestigt ist.

Die Einrichtung zur Bestimmung der Filtrierfähigkeit des Papierbreis arbeitet folgendermaßen.

Der Papierbrei aus der Rohrleitung 16 tritt in den Überlaufbehälter 1 ein, läuft über dessen Ränder über, fließt in den Abflußbehälter 14 ab und gelangt von dort über den Stutzen 15 zum Ablauf. Auf Befehl der Steuereinheit strömt die Druckluft in den oberen Raum des Druckluftzylinders 5 ein, bei dem die Kolbenstange 6 sei­ nes Kolbens 7 nach unten geht und das Meßgefäß 2 in den Papierbrei eintaucht. Hierbei geht der Bolzen 29 vom Ge­ ber 13 ab, welcher mittels der Steuereinheit 9 das Ventil 17 einschaltet. Die Druckluft gelangt über das Ventil 17 in den Innenraum 18 des Gefäßes 2. Das geschlossene Ventil 20 sperrt dabei die Verbindung des Meßgefäßes 2 mit der Atmo­ sphäre 21 ab.

Der vorhandene Überdruck im Innenraum 18 des Meßge­ fäßes 2 verhindert infolge der Druckluftzufuhr zu demsel­ ben den Beginn des Prozesses der Filtrierung des Papierbreis.

Bei vollständigem Eintauchen des Meßgefäßes 2 in den Überlaufbehälter 1 mit dem Papierbrei wirkt der Bolzen 20 auf den Geber 12 ein, der mittels der Einheit 9 die Ventile 17 und 19 solcherweise umschaltet, daß sich das Ventil 17 schließt und die Druckluftzufuhr in den Innenraum 18 des Meß­ gefäßes 2 unterbricht, während sich das Ventil 20 öffnet und diesen Innenraum mit der Atmosphäre 21 in Verbindung setzt. Von diesem Augenblick an setzt der Prozeß der Filtrierung des Papierbreis ein. Das Filtrat gelangt über die am Siebbo­ den 4 gebildete, aus Fasern bestehende Schicht in den Innen­ raum 18 des Meßgefäßes 2. Es wird die Zeit vom Moment der Berührung des Filtrats mit der unteren Elektrode 10 an bis zum Moment der Berührung desselben mit der oberen Elektro­ de 11 gemessen. Nach der Messung der Zeit der Füllung eines vorgegebenen Volumens mit dem Filtrat strömt die Druckluft auf Befehl der Einheit 9 in den Druckluftzylinder 5 ein, bei dem die Kolbenstange 6 des Kolbens 7 nach oben geht und das Meßgefäß 2 aus dem Papierbrei herauszieht. Hierbei geht der Bolzen 29 vom Geber 12 ab, der mittels der Ein­ heit 9 die Ventile 17 und 20 solcherweise umschaltet, daß sich das Ventil 17 öffnet und den Innenraum 18 des Meß­ gefäßes 2 mit der Druckluftleitung 19 verbindet, während sich das Ventil 20 schließt und die Verbindung des Innen­ raumes 18 des Meßgefäßes 2 mit der Atmosphäre 21 unter­ bricht.

Das Filtrat fließt aus dem Innenraum 18 des Gefäßes 2 aus und reinigt den Siebboden 4, von welchem der Rück­ stand weggespült wird. Die dabei im Innenraum 18 des Meß­ gefäßes 2 angekommene Druckluft trägt zu einem intensive­ ren Abfluß des Filtrates bei, was ein vollständigeres Ent­ fernen des Rückstandes vom Siebboden 4 gewährleistet, d. h. dessen Reinigung verbessert.

Sobald das Meßgefäß 2 die obere Endstellung erreicht hat, wirkt der Bolzen 29 auf den Geber 13 ein, der über die Einheit 9 das Ventil 17 abschaltet, wodurch die Druckluft­ zufuhr aufhört. Danach wiederholt sich der Meßzyklus. Beim Absenken des Meßgefäßes 2 in den Papierbrei wirkt das Ende 26 des Hebels 23 mit dem Geber 12 zusammen, bevor das Meß­ gefäß die untere Endstellung eingenommen hat. Der Hebel 23 schwenkt um die Achse 24 und hebt das Ventil 20 an, das den Innenraum 18 des Meßgefäßes 2 mit der Atmosphäre 21 in Ver­ bindung setzt. Gleichzeitig schließt der Geber 12 über die Einheit 9 das Ventil 17 und unterbricht den Druckluftzu­ tritt in den Innenraum 18 des Meßgefäßes 2. Beim Hub des Meßgefäßes 2 hört das Ende 26 auf, mit dem Geber 12 zusam­ menzuwirken, das Ventil 20 senkt sich unter der Wirkung des Eigengewichtes ab und schließt die Öffnung 22, wodurch die Verbindung des Innenraumes 18 des Meßgefäßes 2 mit der Atmosphäre 21 unterbrochen wird. Gleichzeitig öffnet der Ge­ ber 12 über die Einheit 9 das Ventil 17 und setzt den In­ nenraum 18 des Meßgefäßes 2 mit der Druckluftleitung 19 in Verbindung. In der oberen Endstellung des Meßgefäßes 2 wirkt das Ende 26 des Hebels 23 mit dem Geber 13 zusammen, der über die Einheit 9 das Ventil 17 schließt. Desweite­ ren wiederholt sich der Zyklus.

Somit gestattet es die vorliegende Erfindung, bei der Bestimmung der Filtrierfähigkeit von Papierbrei die Be­ dingungen der durchzuführenden Messung zu stabilisieren, was eine hohe Meßgenauigkeit gewährleistet.

Außerdem trägt die Einrichtung zu einer besseren Rei­ nigung des Filterelementes bei.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Bestimmung der Filtrierfähigkeit von Papierbrei, enthaltend einen Überlaufbehälter (1) für Papierbrei, ein mit einem Deckel (3) hermetisch verbundenes und einen Siebboden (4) aufweisendes Meßgefäß (2), das mit einem Antrieb für sein Eintauchen in den Papierbrei und zum Herausziehen daraus kinematisch ver­ bunden ist, einen Höhenstandsgeber für das Filtrat im Ge­ fäß, welcher mit einer Steuereinheit (9) elektrisch ge­ koppelt ist, und Geber (12, 13) für die untere und obere Stellung des Gefäßes, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit zwei Ventilen (17, 20) versehen ist, von denen das eine (17) den Innenraum (18) des Meßgefäßes (2) mit einer Druckluftleitung (19), das andere (20) aber mit der Atmosphäre (21) verbindet, wobei die Ventile über die Steuer­ einheit (9) mit den Gebern (12, 13) für die untere und obere Stellung des Gefäßes zusammenwirken.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (20), welches den Innen­ raum (18) des Meßgefäßes (2) mit der Atmosphäre (21) ver­ bindet, am Deckel (3) des Gefäßes (2) angebracht und mit einem Antrieb zu seiner Verstellung versehen ist, der einen Hebel (23) enthält, dessen Achse (24) am Deckel (3) des Gefäßes (2) befestigt ist, während das Ende (26) eines Armes (27) mit den Gebern (12, 13) für die Stellungen des Gefäßes zusammenwirkt, und das Ventil (20) am Arm (27) des Hebels (23) zwischen seinem Ende (26) und der Achse (24) gelenkig befestigt ist, wobei das Ventil (17), das den In­ nenraum (18) des Meßgefäßes (2) mit der Druckluftleitung (19) verbindet, mit den Gebern (12, 13) für die Stellun­ gen des Gefäßes elektrisch gekoppelt ist.