DE69818982T2

DE69818982T2 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines stoffauflauf in einer papiermaschine

Info

Publication number: DE69818982T2
Application number: DE69818982T
Authority: DE
Inventors: John Shakespeare; Antero Juha KNIIVILÄ; Petri Nyberg
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2018-01-17
Also published as: BR9807110A; AU5665198A; EP0970277B1; CA2278647C; FI100345B; CN1093201C; FI970294A0; DE69818982D1; JP2001508839A; WO1998032916A1; EP0970277A1; ATE252179T1; CA2278647A1; CN1244225A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verfahren zum Steuern von einem oder mehreren Querrichtungseigenschaftsprofilen einer Papierbahn, die durch eine Papiermaschine hergestellt wird, wobei das Verfahren ein Steuersystem zum Regulieren eines Stoffauflaufkastens der Stoffauflaufkästen der Papiermaschine anwendet, und wobei der Stoffauflaufkasten oder die Stoffauflaufkästen mit zumindest zwei Zuführströmungen beliefert wird/werden, die Zuführstoffe für das herzustellende Papier enthalten, die in einer wässerigen Lösung suspendiert sind, und wobei die Zuführströmungen in Zuführzonen in Maschinenquerrichtungsabschnitte des Stoffauflaufkastens oder der Stoffauflaufkästen geteilt sind, wobei die Zuführzonen jeweils mit kombinierten Strömungen der Zuführströmungen beliefert werden.
Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Papiermaschine mit einem Steueraufbau zum Steuern von einem oder mehreren Querrichtungseigenschaftsprofilen einer Papierbahn, die durch die Papiermaschine hergestellt wird, wobei die Papiermaschine eine Einrichtung zum Liefern von zumindest zwei Zuführströmungen zu einem Stoffauflaufkasten oder Stoffauflaufkästen der Papiermaschine aufweist, wobei die Zuführströmungen Zuführstoffe für das herzustellende Papier enthalten, die in einer wässerigen Lösung suspendiert sind, und eine Einrichtung zum Teilen der Zuführströmungen in Zuführzonen in Maschinenquerrichtungsabschnitte des Stoffauflaufkastens oder der Stoffauflaufkästen aufweist, wobei die Zuführzonen jeweils mit Kombinationsströmungen der Zuführströmungen beliefert werden, und wobei der Steueraufbau ein Steuersystem für ein Regulieren des Stoffauflaufkastens oder der Stoffauflaufkästen der Papiermaschine aufweist.
Wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, arbeiten Systeme zum Steuern der in der Querrichtung sich ergebenden flächenbezogenen Masse des durch Papiermaschinen hergestellten Papiers in der folgenden Weise. Die zu einer Siebgrube einer Papiermaschine gelangende Strömung an Dickstoff wird durch ein Ventil für die flächenbezogene Masse auf der Grundlage der Messung der flächenbezogenen Masse an dem Trocknende der Papiermaschine reguliert. Die flächenbezogene Masse der Papierbahn wird mittels Messsensoren gemessen, die in ihrer Querrichtung durchlaufen, und das Messergebnis des Profils der flächenbezogene Masse in der Querrichtung wird gemittelt und als ein Rückführsignal eines Steuersystems weitergegeben. Die Strömung des Dickstoffes tritt von dem Ventil für die flächenbezogene Masse gemäß dem Stand der Technik zu der Siebgrube, in die außerdem das Siebwasser von der Siebpartie der Papiermaschine tritt. Die Dickstoffströmung und das Siebwasser werden in der Siebgrube gemischt und die somit erhaltene verdünnte Ganzstoffströmung tritt, wie dies an sich bekannt ist, durch Halbstoffreinigungs- und Entlüftungsvorrichtungen zu einem Einlasskopf eines Stoffauflaufkastens und von dort weiter durch eine Verteilungsröhrenbank des Stoffauflaufkastens, möglicherweise durch eine Ausgleichskammer und einen Turbolenzgenerator, zu einem Auslaufdüsenkanal des Stoffauflaufkastens. Ein Halbstoffsuspensionsstrahl wird von dem Auslaufdüsenkanal zu einem Bahnbildungssieb oder in einen Formerspalt zwischen Formersieben abgegeben.
Wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird das sich in der Querrichtung ergebende Profil der flächenbezogenen Masse von durch Papiermaschinen hergestelltem Papier reguliert, indem die Höhe einer Auslaufdüsenöffnung bei einem Stoffauflaufkasten auf der Grundlage der vorstehend erwähnten Messung der flächenbezogenen Masse an dem Trocknende der Papiermaschine profiliert wird. Unlängst sind sogenannte Verdünnungsregulierungen ebenfalls üblicher geworden, die ein Liefern von Verdünnungswasser, üblicherweise Siebwasser oder ein Ganzstoff, der stärker verdünnt ist als der Stoffauflaufkastenganzstoff, zu einzelnen Zuführpunkten, die sich in der Querrichtung in Verbindung mit einem Stoffauflaufkasten befinden, aufweisen. Dieses Verdünnungswasserzuführsystem dient dem Profilieren des sich in der Querrichtung ergebenden Profils der flächenbezogenen Masse eines Auslaufdüsenstrahls zusammen mit dem Regulieren eines Profilstabs oder ohne dieses. Ein besonderer Vorteil der Verdünnungsregulierung ist, dass der Stoffauflaufkasten mit einer Auslaufdüsenöffnung mit einer gleichförmigen Höhe so betätigt werden kann, dass die Querrichtungsströmungen in dem Auslaufdüsenstrahl und danach, die durch das Profilieren der Höhe der Auslaufdüsenöffnung bewirkt werden, und außerdem die Verzerrungen des Faserausrichtungsprofils des Papiers, die sich daraus ergeben, vermieden werden können.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine genauere und schnellere Steuerung von Eigenschaften der Papierbahn durch ein neues Verfahren und einen neuen Aufbau an Vorrichtungen zu ermöglichen und die sich aus ihnen ergebenden Nutzen zu verwerten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Vorteil von mehreren Technologien der jüngeren Vergangenheit in Kombination zu nutzen, die die Entwicklung von Verdünnungsstoffauflaufkästen, für die Papierindustrie geeignete Konzentrationsmessvorrichtungen und das Potential an Vorwärtssteuerstrategien bei modernen Steuersystemen umfassen.
Verdünnungskästen nach dem Stand der Technik sind in mehrere Zuführzonen über den Stoffauflaufkasten unterteilt. Zusätzlich können mehr als eine Lage von derartigen Zuführzonen vorhanden sein. Zwei oder mehr Strömungen an Zuführstoff beliefern jede Lage der Zuführzonen, und jede Strömung an Zuführstoff kann eine oder mehrere Lagen an Zuführzonen beliefern. Jede Zuführzone bei jeder Lage ist mit einer Einrichtung zum Steuern der Kombinationsanteile an zu der Zuführzone zugeführten Strömungen ausgerüstet, die normalerweise einen geeigneten Ventilaufbau verwenden. Außerdem können eine oder mehrere Lagen an Zuführzonen vorhanden sein, die durch lediglich eine Zuführströmung beliefert werden oder die durch eine Vielzahl an Zuführströmungen beliefert werden, ohne eine Einrichtung zum Steuern der Kombinationsanteile an Zuführströmungen, die zu jeder Zuführzone zugeführt werden.
Im Allgemeinen sind zwei Zuführströmungen vorgesehen, wobei eine den Hauptzuführstoff liefert und die andere einen Zuführstoff mit anderen Eigenschaften liefert. Normalerweise ist die zweite Strömung stärker verdünnt als die Hauptströmung, jedoch muss dies nicht immer so sein. Der Verdünnungszuführstoff ist normalerweise Siebwasser, das von der Siebgrube oder vom Kurzumlauf genommen wird, häufig mit einer gewissen Behandlung, wie beispielsweise ein Entlüften, Reinigen oder Filtern. Der Hauptzuführstoff enthält außerdem normalerweise Siebwasser, zu dem ein Dickstoff hinzugefügt wird. In einigen Fällen kann gereinigtes Wasser anstelle von Siebwasser als der Verdünnungszuführstoff verwendet werden.
Mehr als zwei Zuführströmungen können vorgesehen sein, wobei jede Zuführströmung Zuführstoffe einer anderen Materialzusammensetzung liefert. Beispielsweise können sowohl Siebwasser- als auch Reinwasserströmungen und auch die Hauptzuführströmung geliefert werden; alternativ können zwei Hauptzuführströmungen unterschiedliche Zuführstoffe befördern, wobei ein dritter Zuführstoff einen Verdünnungszuführstoff befördert. Jedoch ist es außerdem möglich, dass mehr als eine Strömung den gleichen Zuführstoff enthält; wobei in diesem Fall sämtliche Strömungen, die einen identischen Zuführstoff befördern, als eine einzelne vereinigte Strömung für die Zwecke der vorliegenden Erfindung behandelt werden. Die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung macht es erforderlich, dass nicht sämtliche Strömungen genau den gleichen Zuführstoff befördern.
Die zu jeder Zuführzone zugeführten Strömungen werden in einer beliebigen von mehreren Möglichkeiten in der Zuführzone vermischt, wobei eine zusammengesetzte Strömung erzeugt wird. Die zusammengesetzten Strömungen von sämtlichen Zuführzonen laufen zusammen, wobei ein einzelner Strahl ausgebildet wird, der über den gesamten Stoffauflaufkasten ausgestoßen wird. Es kann ein gewisses Vermischen zwischen den Strömungen in benachbarten Zuführzonen bei diesem Zusammenlaufen auftreten. Ein Beispiel eines Verdünnungsstoffauflaufkastens ist der Valmet Sym-Flo D^TM.
In Bezug auf die verschiedenen Einzelheiten des Aufbaus der Verdünnungsstoffauflaufkästen und dergleichen wird auf die folgenden Patente und Patentanmeldungen hingewiesen: FI-92 229 (die der Druckschrift EP-0 633 352 A1 entspricht) und US-5 560 807.
In einigen Fällen können mehrere herkömmliche (Nicht-Verdünnungs-) Stoffauflaufkästen betrieben werden, um in Kombination einen Verdünnungsstoffauflaufkasten zu bilden. Dies ist möglich, wenn die Stoffauflaufkästen nicht sämtlich die gleichen Zuführströmungen haben und ein Unterschied im Hinblick auf die Zusammensetzung zwischen einigen der Zuführströmungen zu den einzelnen Stoffauflaufkästen besteht. In diesem Fall hat eine Modulation der Auslaufdüsenlippenprofile die Wirkung eines Änderns der Kombinationsanteile der Zuführströmungen an jedem Ort über die Bahn. Jedoch werden die Strömungen nicht vermischt, so dass die Wirkung dem Betrieb eines Mehrlagenverdünnungsstoffauflaufkastens ähnlich ist.
Es sollte beachtet werden, dass die in der Papierindustrie verwendeten Zuführstoffe eine komplexe Zusammensetzung haben, wobei sie viele verschiedene Materialkomponenten enthalten, die in einer wässrigen Lösung suspendiert sind. Die hauptsächlichen Materialkomponenten sind Fasern der verschiedenen Arten mit Eigenschaften, die von der Faserquelle abhängig sind (Fichte, Silberbirke, Hemlockstanne, Bagasse, Kenaf und dergleichen) und von dem verwendeten Halbstoffprozess abhängig sind. Harze und synthetische Polymere und auch verschiedene Lehme, Mineralien (Asche) und anderes anorganisches Material kann hinzugefügt werden. Substanzen wie beispielsweise Farbstoffe, Aufheller, Antiaufheller, Bleichstoffe und Lichtundurchlässigkeitsmittel können in Mengen auftreten, die vernachlässigbare Effekte auf das Gewicht, die Festigkeit oder andere Materialeigenschaften der Bahn haben, die aber größere Auswirkungen auf die Farbe, die Helligkeit, die Lichtundurchlässigkeit und die anderen optischen Eigenschaften der Bahn haben. Es können außerdem Lösungsstoffe vorhanden sein, die in der wässrigen Lösung aufgelöst sind, die deren pH und andere chemische Eigenschaften beeinflussen, womit sie den Effekt der anderen Zuführstoffkomponenten auf die Eigenschaften der Bahn modulieren.
Wie dies im Stand der Technik bekannt ist, läuft beim anfänglichen Ausbilden einer Papierbahn die wässrige Lösung durch ein poröses Gewebe (das „Sieb" einer Bahnbildungspartie) in die Siebgrube als Siebwasser ab, wobei viel von dem suspendierten Material belassen bleibt, um im Wesentlichen die Bahn zu bilden. Das Siebwasser in jedem Abschnitt des Siebes enthält im Wesentlichen die gleichen suspendierten Bestandteile wie die darüber befindliche Suspensionslage, jedoch in geringeren Konzentrationen. Normalerweise wird Siebwasser von allen Abschnitten des Siebes zu einer einzelnen Strömung kombiniert. Wenn verschiedene Bahnbildungseinheiten verwendet werden, wie bei der Herstellung einer Mehrlagenbahn, können die Siebwasserströmungen von jeder Bahnbildungseinheit bei dem Prozess separat gehalten werden oder sie können sich zu einer zusammengesetzten Siebwasserströmung vereinigen.
Der Anteil jeder Komponente, die in dem Strahl suspendiert ist, die in der Bahn verbleibt, wird als die „Retention" jener Komponente bezeichnet. Verschiedene Komponenten können außerordentlich unterschiedliche Retentionen haben und die Retentionen von einigen Komponenten werden durch chemische Eigenschaften der wässrigen Lösung (wie beispielsweise pH) und durch die Konzentrationen der anderen Komponenten (wie beispielsweise Polymere) beeinflusst. Somit variieren die Komponentenkonzentrationen des Siebwassers unterschiedlich gegenüber dem Strahl. Darüber hinaus kann die Retention von jeder Komponente unterschiedlich mit den Prozessbedingungen variieren.
Die Retention von jeder Komponente nimmt im Allgemeinen zu, wenn die Bahn schwerer gestaltet wird, jedoch in unterschiedlichen Ausmaßen. Da eine einzelne Eigenschaft der Bahn wie beispielsweise das Gewicht über die Bahn sich ändern kann und da die Zusammensetzung des Strahles sich über die Bahn hin ändern kann, kann sich die Retention von jeder Komponente in dem Strahl ebenfalls über die Bahn ändern. Da das Siebwasser von der Siebgrube ein Gemisch aus von sämtlichen Orten über die Maschine abgelaufenem Siebwasser ist, kann die durchschnittliche Retention von den Konzentrationsmessungen bei den Zuführströmungen zu einem Stoffauflaufkasten geschlussfolgert werden.
Einige Papiermaschinen stellen lediglich einige Papiersorten her und wenden im Wesentlichen die gleichen Zuführstoffe unter im Wesentlichen ähnlichen Prozessbedingungen immer dann an, wenn eine spezielle Sorte hergestellt wird. Unter diesen Umständen ist es wahrscheinlich, dass jede Sorte einen charakteristischen schmalen Bereich an Retentionen hat, und es gibt eine geringfügige Variation im Hinblick auf die Konzentrationen des Hauptzuführstoffes oder des Siebwassers.
Häufiger stellen jedoch Papiermaschinen eine Vielfalt an Sorten aus Zuführstoffen mit diversen Eigenschaften her und stellen die Prozessbedingungen dem gemäß ein. Unter diesen Umständen kann die Retention von jeder Komponente außerordentlich innerhalb einer einzelnen Sorte und über die Sorten schwanken. In ähnlicher Weise können die Siebwasserkonzentrationen für jede Komponente sowohl innerhalb einer Sorte als auch über die Sorten verschiedenartig schwanken. Größere Schwankungen können über kurze Zeiten innerhalb einer einzelnen Sorte auftreten.
Recycelte Fasern können im Hinblick auf die Eigenschaften variabler als neue Fasern sein und ihre Anwendung nimmt bei vielen Papiermaschinen zu. Die Anwendung von im sog. Repulping-Verfahren verwendeter spezieller Abfallproduktion einer Papiermaschine (Fertigungsabfall) schwankt von Zeitpunkt zu Zeitpunkt sogar bei Einzelsortenmaschinen.
Somit können die vielen Zuführströmungen zu einem Verdünnungsstoffauflaufkasten normalerweise unterschiedliche Konzentrationen von jeder Zuführstoffkomponente enthalten. Im Allgemeinen unterscheidet sich das Verhältnis an Konzentrationen einer Komponente bei den vielen Zuführströmungen für jede Komponente. Insbesondere wird eine Siebwasserzuführströmung relativ reicher an Lösungsmitteln und feinen suspendierten Feststoffen als an Fasern sein und relativ reicher an kurzen Fasern als an langen Fasern im Vergleich zu der Hauptzuführströmung.
Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Hauptzuführstoffkomponenten zeigen eine erhebliche Schwankung. Dies ist der Fall teilweise aufgrund ihrer natürlichen Herkunft und teilweise aufgrund der Schwankungen beim Verarbeiten. Diese Komponentenschwankungen zusammen mit den Schwankungen beim Mischen der Komponenten zum Ausbilden eines Zuführstoffes verursachen Schwankungen bei den Eigenschaften der Zuführstoffe. Schwankungen bei dem Betrieb des Kurzumlaufs der Papiermaschine können des Weiteren eine Schwankung bei den Eigenschaften des Zuführstoffes bewirken.
In der Vergangenheit war es aufwendig, mehr als eine oberflächliche Laboranalyse von Konzentrationen und anderen Eigenschaften von typischen Zuführströmungen der Papierindustrie auszuführen. Dem gemäß messen Papiermühlenlabore lediglich eine Gesamtretention und in der Praxis wird bei der Papierindustrie die Retention als eine einzelne Größe behandelt. Anspruchsvollere Laborinstrumente stehen nunmehr zur Verfügung, jedoch aufgrund der Entfernung von dem Prozess und aus anderen praktischen Gründen sind Analysen der Stoffauflaufkastenzuführströmungen nicht häufig. Darüber hinaus ist es unwahrscheinlich, dass eine Laboranalyse ausreichend zeitgerecht für die Steuerzwecke ist, wenn sich die Retention ändert.
Vorrichtungen, die die Viskosität oder Freiheit als eine Analogie der Dichte (eine zusammengesetzte Konzentration an suspendierten Feststoffen) messen, stehen seit mehreren Jahren zur Verfügung, sind aber im Hinblick auf die Zuverlässigkeit und Genauigkeit von mittlerer Bedeutung. Die derartigen Vorrichtungen zugrundeliegende Technologie ist außerdem in Bereichen mit geringer Dichte nicht geeignet, wie beispielsweise jene Bereiche, die bei Zuführströmungen zu dem Stoffauflaufkasten auftreten. Dem gemäß sind derartige Vorrichtungen selten bei Stoffauflaufkastenzuführströmungen eingebaut worden und sind zuvor bei der Maschinenquersteuerung von Verdünnungssystemen nicht angewandt worden.
Neuere anspruchsvollere Messvorrichtungen sind für ein kontinuierliches und schnelles Messen von Konzentrationen von Strömungen mit niedriger Dichte geeignet. Diese können die Konzentrationen einer einzelnen Komponente messen oder die Konzentrationen einer einzelnen Zusammensetzung von Gruppen an Komponenten (wie beispielsweise die Gesamtaschekonzentration oder die Gesamtfaserkonzentration) und auch oder anstatt eines Messens der Gesamtdichte messen.
Ein Beispiel einer derartigen Konzentrationsmessvorrichtung ist die unter dem Markennamen Kajaani RM-200^TM auf den Markt gebrachte Vorrichtung.
Zusätzlich zu der Konzentration stehen Instrumente für die in der Fertigungslinie stattfindende Messung von anderen Zuführströmungseigenschaften wie beispielsweise die Farbe und die Helligkeit einer Probe und zum Messen der Verteilung der Faserlängen in einer Probe zur Verfügung.
Andere Faktoren wie beispielsweise pH oder die Temperatur können das Ausmaß bestimmen, bis zu dem eine Zuführstoffeigenschaft die Bahneigenschaften beeinflusst. Vorrichtungen zum Messen von pH, verschiedenen gelösten Zonenarten (wie beispielsweise pNa, pK, und dergleichen) oder der Temperatur stehen im Allgemeinen zur Verfügung, wobei einige Vorrichtungen umfasst sind, die für eine Verwendung bei Stoffauflaufkastenzuführströmungen geeignet sind.
Viele Eigenschaften der sich bewegenden Bahn können während der Herstellung des Papiers gemessen werden. Im Allgemeinen ist eine Papiermaschine mit einer Anzahl an Messvorrichtungen ausgestattet, die die sich bewegende Bahn an einem oder an mehreren Orten an der Papiermaschine durchlaufen.
Alternativ kann eine Aufreihung an Sensoren über die Bahn angewandt werden oder ortsfeste Sensoren können die Eigenschaften über der Bahn entfernt messen. Typische Eigenschaften, die gemessen werden, sind das Basisgewicht, das Wassergewicht, das Aschegewicht, die Dicke, der Glanz, die Helligkeit, die Lichtundurchlässigkeit, die Faserausrichtung und die Festigkeit. Einige dieser Eigenschaften können detaillierter gemessen werden wie beispielsweise das Unterscheiden zwischen verschiedenen Arten an Asche (Al₂O₃, CaCO₃, SiO₂, TiO₂ und dergleichen) oder verschiedenen Harzen. Andere Eigenschaften wie beispielsweise das Trockengewicht, das Fasergewicht oder die prozentuale Feuchtigkeit können aus diesen Messungen abgeleitet werden.
Die Bahneigenschaftsmessungen werden bei jeder von verschiedenen Unterteilungen der Bahn in der Maschinenquerrichtung durchgeführt, wobei sie als ein „Profil" über die Bahn dargestellt werden. Mit modernen Messsystemen können die Bahnunterteilungen kleiner als 1 cm breit sein. Ein Steuersystem zum Regulieren der Vielzahl an Werten einer derartigen Profileigenschaft sieht im Allgemeinen eine Vorrichtung zum Eingeben der erwünschten Form des Profils vor. Darüber hinaus kann es mehrere Eigenschaften geben, von denen jede eine andere erwünschte Profilform hat.
Darüber hinaus können die Eigenschaften der von dem Stoffauflaufkasten abgegebenen Suspension während der Ausbildung der Bahn an dem Sieb gemessen werden. Derartige Messungen sollten außerdem als Bahneigenschaftsmessungen in dem Zusammenhang dieser Erfindung aufgefasst werden, vorausgesetzt eine Eigenschaft wird an einer Vielzahl an Orten in der Maschinequerrichtung gemessen.
Die Fähigkeit zum Steuern der Kombinationsanteile an Zuführströmungen an jeder Zuführzone ermöglicht das Steuern der Eigenschaften der Bahn während der Herstellung. Eine Änderung der Kombinationseigenschaften an sämtlichen Zuführzonen über den Stoffauflaufkasten kann eine oder mehrere Eigenschaften der Bahn an sämtlichen Orten über der Bahn beeinflussen. Eine Änderung bei den Kombinationsanteilen bei einer Einzelzuführzone kann eine oder mehrere Eigenschaften der Bahn über einen Abschnitt der Bahn beeinflussen. Es kann sein, dass die Breite des beeinflussten Abschnittes der Bahn nicht mit der Breite der Zuführzone übereinstimmt, und es kann sein, dass der Effekt ungleichmäßig im Hinblick auf die Größe oder das Vorzeichen innerhalb des beeinflussten Abschnittes der Bahn verteilt wird. Wenn mehr als eine Eigenschaft beeinflusst wird, kann der Effekt auf jede Eigenschaft über die Abschnitte der Bahn unterschiedlich verteilt sein, die sich im Hinblick auf die Breite und den Ort unterscheiden können.
Der Effekt auf eine Materialeigenschaft der Bahn wie beispielsweise das Aschegewicht beim Ändern des Kombinationsanteils der Zuführströmungen hängt von den verschiedenen Konzentrationen innerhalb dieser Strömungen von jeder Komponente ab, die jene Eigenschaft beeinflusst.
Der Effekt auf andere Eigenschaften der Bahn wie beispielsweise die Farbe oder die Lichtundurchlässigkeit hängt sowohl von den Materialeigenschaften der Zuführströmungen als auch von den Nicht-Materialeigenschaften wie beispielsweise die Helligkeit ab. Die Retention von jeder Zuführströmungskomponente über den beeinflussten Abschnitt der Bahn kann außerdem die Größe des Effektes beeinflussen, und diese Retention kann durch mehrere messbare Eigenschaften der Zuführströmungen beeinflusst werden, wie beispielsweise pH oder die Temperatur.
Ein Steuersystem kann effektiver die Kombinationsanteile der Zuführströmungen modulieren, wenn es den Prozesseffekt von einer derartigen Modulation auf jede der zu regulierenden Eigenschaften genauer modellieren kann. Ein derartiges Modulieren macht es erforderlich, dass die geeigneten Zuführströmungseigenschaften gemessen werden und dass die Abhängigkeiten zwischen den Zuführströmungseigenschaften und den Bahneigenschaften im Wesentlichen bekannt sind. Viele derartige Abhängigkeiten sind Allgemeinwissen.
Da die Vielzahl an Zuführströmungen zu einem Verdünnungsstoffauflaufkasten verschiedene Relativbeträge der verschiedenen Zuführstoffkomponenten enthalten und da jede Zuführstoffkomponente eine oder mehrer Bahneigenschaften in gewissem Maße beeinflusst, ist es offensichtlich, dass das Ändern der Kombinationsanteile der Zuführströmungen verschiedene Auswirkungen auf eine Vielzahl an Bahneigenschaften haben können.
Wenn beispielsweise ein Verdünnungsstoffauflaufkasten zwei Zuführströmungen verwendet, wobei eine Siebwasser befördert und die andere den Hauptganzstoff befördert, wird die Faser in der Bahn überwiegend durch die Hauptganzstoffströmung geliefert, jedoch kann die Aschekomponente in ähnlichem Grad durch beide Strömungen geliefert werden. Somit wird ein Ändern der Kombinationsanteile der Zuführströmungen bei einer oder mehreren Zuführzonen deutlich die Bahnfaser- und Ascheprofile unterschiedlich beeinflussen.
In der heutigen Zeit gibt es Steuersysteme, die effektiv ein oder mehrere Quermaschinenbetätigungsgliedsysteme modulieren können, um ein oder mehrere Eigenschaftsprofile zu regulieren. Das Regulieren der Bahneigenschaften kann verstärkt werden, indem geeignete Messungen von Eigenschaften der Vielzahl an Zuführströmungen zu einem Steuersystem vorgesehen werden und ein Prozessmodell genutzt wird, das Änderungen bei den Bahneigenschaften mit den Kombinationsanteilen der Zuführströmungen und mit den Eigenschaften der Zuführströmungen in Beziehung bringt.
Ein Beispiel eines derartigen Steuersystems ist das unter dem Markennamen Valmet Damatic XD^TM auf den Mark gebrachte System.
Was Steuersysteme einer Papiermaschine nach dem Stand der Technik anbelangt, so wird außerdem beispielartig auf das US-Patent 5 381 341 verwiesen (das dem Europäischen Patent 0 401 188 und der Finnischen Offenlegungsschrift 85 731 entspricht).
Die wichtigsten Punkte der vorstehend dargelegten Erörterung können wie folgt zusammengefasst werden:

– Die Vielzahl an Zuführströmungen zu einem Verdünnungsstoffauflaufkasten können verschiedene Relativmengen der verschiedenen Zuführstoffkomponenten enthalten und sich bei anderen Eigenschaften wie beispielsweise die Farbe, die Helligkeit, pH, die Temperatur und dergleichen unterscheiden.
– Jede Zuführstoffkomponente beeinflusst eine oder mehrere Bahneigenschaften in verschiedenem Maße. Die Bahneigenschaften werden außerdem durch andere Eigenschaften der Zuführstoffe wie beispielsweise die Farbe, die Helligkeit, pH, die Temperatur und dergleichen beeinflusst.
– Das Ändern der Kombinationsanteile der Zuführströmungen kann wahrnehmbare Auswirkungen auf eine Vielzahl an Bahneigenschaften haben. Das Ausmaß, bis zu dem die Bahneigenschaft durch eine Änderung der Kombinationsanteile der Zuführströmungen beeinflusst wird, hängt von den Eigenschaften jener Zuführströmungen ab.
– Durch ein Anwenden von geeignet genauen und zuverlässigen Messungen der Konzentration oder anderen passenden Eigenschaften der Zuführströmungen zu einem Verdünnungsstoffauflaufkasten kann ein Steuersystem ein oder mehrere Eigenschaftsprofile der Bahn besser regulieren, indem die Kombinationsanteile der Zuführströmungen bei jeder Zuführzone eines Verdünnungsstoffauflaufkastens moduliert werden.

Im Hinblick auf die Lösung der vorstehend aufgeführten Aufgaben und jener, die aus dem weiteren Zusammenhang hervorgehen, ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung hauptsächlich durch die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 definierten Merkmale gekennzeichnet.
Das Gerät der vorliegenden Erfindung ist hauptsächlich durch die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 7 definierten Merkmale gekennzeichnet.
Bei dieser Erfindung sind Einrichtungen vorgesehen, die kontinuierlich oder in Intervallen bei dem Material in jeder der beiden oder mehreren Zuführströmungen zu einem Stoffauflaufkasten Proben nimmt, der mit einer Einrichtung zum Steuern der Kombinationsanteile jener Zuführströmungen an jeder der Vielzahl an Zuführzonen über den Stoffauflaufkasten ausgestattet ist, und es sind Einrichtungen vorgesehen, die die Eigenschaften wie beispielsweise die Konzentrationen an Bestandteilen in diesen Proben messen, und es sind Einrichtungen vorgesehen, die diese Messungen oder daraus berechnete Faktoren zu einer Reguliereinrichtung liefern, die auf eine oder mehrere gemessene Eigenschaften der Bahn anspricht und die vorstehend erwähnten Kombinationsanteile moduliert, um die vorstehend erwähnten Eigenschaften zu regulieren.
Die Neuheit bei dieser Erfindung besteht in der Anwendung von einer Einrichtung zum Probenehmen bei zwei oder mehr Zuführströmungen zu einem Stoffauflaufkasten, der so ausgerüstet ist, zusammen mit einer Einrichtung zum Messen von Eigenschaften wie beispielsweise die Konzentrationen von Bestandteilen dieser Proben, zusammen mit einer Einrichtung zum Liefern jener Messungen oder daraus berechneter Faktoren zu einer Einrichtung zum Regulieren der Eigenschaften der Bahn während der Herstellung.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen ein effektiveres Modulieren der Kombinationsanteile der Zuführströmungen durch eine Reguliereinrichtung, die auf eine oder mehrere Eigenschaften der Bahn anspricht, wobei eine derartige Einrichtung eine Einrichtung zum Modulieren der Kombinationsanteile der Zuführströmungen an jeder der mehreren Zuführzone über einen Stoffauflaufkasten umfasst. Die Bedeutung dieses Vorteils ist bei solchen Situationen am größten, bei denen eine oder mehrere Zuführströmungen eine Änderung im Hinblick auf die Konzentration von einem oder mehreren ihrer Bestandteile oder eine Änderung im Hinblick auf die Helligkeit oder die Farbe oder eine Änderung im Hinblick auf eine andere gemessene Eigenschaft erfährt oder es wahrscheinlich ist, dass sie eine derartige Änderung erfährt, wobei derartige Änderungen entweder kontinuierlich oder in unterbrochener Weise und in unterschiedlichen Größen auftreten.
Die Zuführströmungseigenschaftsmessungen werden verwendet, um die wirksamen Proportionalitätsfaktoren zwischen den Änderungen bei den Kombinationsanteilen der Zuführströmungen und den Änderungen bei den Eigenschaften der Bahn zu berechnen, die durch diese Zuführströmungseigenschaften und Kombinationsanteile beeinflusst werden. Derartige effektive Proportionalitätsfaktoren können für Änderungen bei den durchschnittlichen Kombinationsanteilen der Zuführströmungen über den Stoffauflaufkasten vorhanden sein und sie können außerdem oder alternativ für Änderungen bei den örtlichen Kombinationsanteilen in jeder Zuführzone des Stoffauflaufkastens vorhanden sein. Derartige effektive Proportionalitätsfaktoren können für die Änderung bei dem Durchschnitt einer Eigenschaft über die Bahn vorhanden sein oder für die örtliche Eigenschaft an jeder der mehreren Unterteilungen der Bahn über die Maschine vorhanden sein, wobei derartige Unterteilungen normalerweise im Wesentlichen den Zuführzonen entsprechen, jedoch können sie alternativ schmaleren oder breiteren Unterteilungen des Blattes entsprechen.
Normalerweise wird bei jeder Zuführströmung zu dem Stoffauflaufkasten eine Probe genommen oder bei derartigen Strömungen werden Proben genommen, wenn sie kombiniert sind, um im Wesentlichen jede Zuführströmung auszubilden. Jedoch ist es nicht erforderlich, jede Eigenschaft bei sämtlichen Zuführströmungen zu messen, da es bekannt sein kann, dass eine spezielle Eigenschaft in einigen Zuführströmungen vernachlässigbar vorhanden ist oder unveränderlich ist. In ähnlicher Weise ist es möglich, dass bei einigen Zuführströmungen keine Proben genommen werden und sich somit keine Eigenschaftsmessungen ergeben. Wenn beispielsweise eine Zuführströmung frisches Reinwasser liefert, ist ein Messen der in der Strömung vorhandenen Menge an Fasern nicht erforderlich, da es bekannt ist, dass die Strömung a priori keine enthält. Wenn in ähnlicher Weise eine Strömung erzeugt wird, indem ein Färbemittel eines im Wesentlichen bekannten Farbtons und einer im Wesentlichen bekannten Intensität in eine Strömung einer im Wesentlichen bekannten Farbe dosiert wird und dieses Dosierungsverhältnis reguliert wird und bekannt ist, ist ein Messen der Farbe der sich ergebenden Strömung nicht erforderlich, da ihre Farbe aus den bekannten Größen ab initio berechnet werden kann.
Jede Einrichtung zum Probenehmen bei einer Strömung kann sich an irgendeinem beliebigen geeigneten Punkt in der Strömung befinden. In dem Fall, bei dem mehr als eine Einrichtung zum Messen einer Konzentration oder einer anderen Eigenschaft mit einer Probe von einer Strömung beliefert wird, kann eine Einrichtung zum Probenehmen bei der Strömung für jede Einrichtung einer Eigenschaftsmessung vorgesehen sein oder eine Einrichtung zum Probenehmen bei der Strömung kann von mehreren Richtungen zum Eigenschaftsmessen geteilt werden.
Normalerweise sind die Strömungen, bei denen die Probe genommen wird, die Hauptganzstoffströmung und die Verdünnungsströmung oder solche Strömungen, die kombiniert werden, um im Wesentlichen die Hauptganzstoffströmung und die Verdünnungsströmung zu erzeugen, und jede Einrichtung zum Probenehmen bei einer Strömung kann sich an einer beliebigen geeigneten Stelle in der Strömung in dem Fall befinden, bei dem mehr als eine Einrichtung zum Messen einer Konzentration oder einer anderen Eigenschaft mit einer Probe von einer Strömung beliefert wird, wobei eine Einrichtung zum Probenehmen bei der Strömung für jede Einrichtung einer Eigenschaftsmessung vorhanden sein kann oder wobei mehrere Einrichtungen für ein Eigenschaftsmessen sich eine Einrichtung zum Probenehmen bei der Strömung teilen können.
Einrichtungen zum Messen einer Konzentration oder einer anderen Eigenschaft können ein oder mehrere Instrumente sein, die dauerhaft, periodisch oder in unterbrochener Weise an einer Einrichtung für ein Probenehmen bei einer Strömung angebracht sind, oder sie können ein oder mehrere Instrumente sein, die von der Einrichtung zum Probenehmen bei den Strömungen entfernt sind und zu denen die Proben gebracht werden müssen. Zusätzlich dazu oder alternativ dazu kann die Einrichtung zum Probenehmen bei einer Strömung einstückig mit einer Einrichtung zum Messen einer Konzentration oder einer anderen Eigenschaft sein, wobei Fälle umfasst sind, bei denen das Probenehmen bei der Strömung innerhalb der Strömung stattfindet, indem innerhalb der Strömung ein Element der Einrichtung für das Eigenschaftsmessen ausgesetzt wird. Einrichtungen für ein Probenehmen bei den Strömungen können autonom oder manuell betätigt werden und eine Einrichtung zum Messen von Eigenschaften einer Probe kann autonom oder manuell betätigt werden. Eine Einrichtung zum Messen von Probeneigenschaften kann ein Laborablauf sein, der manuell oder mechanisch ausgeführt wird.
Jede Einrichtung zum Messen einer Konzentration kann auf die einzelne Konzentration von einem oder mehreren Bestandteilen der Probe der Strömung ansprechen oder sie kann auf eine oder mehrere zusammengesetzte Konzentration von kombinierten Bestandteilen der Probe der Strömung ansprechen oder sie kann auf sowohl einzelne als auch zusammengesetzte Konzentrationen ansprechen. Die gemessenen Konzentrationen sind für Bestandteile wie beispielsweise ein spezieller Fasertyp oder eine spezielle chemische Art oder Zusammensetzungen von Bestandteilen wie beispielsweise der Gesamtfasergehalt oder der Gesamtaschegehalt gemeinschaftlich vorhanden. Jede Einrichtung zum Messen von anderen Eigenschaften kann auf eine oder mehrere optische Eigenschaften ansprechen wie beispielsweise die Helligkeit oder die Farbe, oder sie kann auf eine oder mehrere thermische oder mechanische Eigenschaften ansprechen, wie beispielsweise die Viskosität, oder sie kann auf chemische wie beispielsweise pH, oder auf andere Eigenschaften wie beispielsweise die Leitfähigkeit und der magnetische Widerstand. In der Praxis kann ein einzelnes Instrument Messungen von verschiedenen Eigenschaften vorsehen, die die Konzentration, optische, elektromagnetische, thermische, mechanische und chemische Eigenschaften umfassen können.
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, wobei die Einzelheiten dieser Ausführungsbeispiele der Erfindung in keiner Weise eng begrenzt sind.
1 zeigt in schematischer Weise ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die 2a, 2b und 2c zeigen in schematischer Weise eine Variante von Anordnungen für Teile von 1.
3 zeigt in schematischer Weise ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine dritte Zuführströmung zu dem Stoffauflaufkasten geliefert wird.
4 zeigt in schematischer Weise ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwei Lagen von Zuführzonen bei dem Stoffauflaufkasten mit einer unabhängigen Modulation von Kombinationsanteilen bei jeder Lage vorhanden sind.
5 zeigt in schematischer Weise ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Auslaufdüsenlippe eines Verdünnungsstoffauflaufkastens in Verbindung mit einer Modulation von Kombinationsanteilen einer Zuführströmung bei jeder Zuführzone moduliert wird.
6 zeigt in schematischer Weise ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwei Verdünnungsstoffauflaufkästen mit zwei Zuführströmungen jeweils beliefert werden, wobei ihre Bahnen während der Herstellung zusammen geklebt werden.
7 zeigt in schematischer Weise eine Variante von dem in 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel, wobei die gesteuerten Bahneigenschaftsprofile an mehreren Orten in der Papiermaschine gemessen werden, wobei ein Bahnmessgerät umfasst ist, das in der Bahnbildungspartie angeordnet ist.
8 zeigt in schematischer Weise ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwei herkömmliche Stoffauflaufkästen mit verschiedenen Zuführströmungen beliefert werden, wobei ihre Bahnen während der Herstellung zusammen geklebt werden.
Die 9, 10, 11 und 12 zeigen Blockdarstellungen für Ausführungsbeispiele der Erfindung, die Verfahren zum Regulieren von Bahneigenschaften aufweisen.
Die 13a, 13b, 13c und 13d zeigen Variationen von bestimmten Teilen der Ausführungsbeispiele, die in den vorherigen Zeichnungen gezeigt sind.
1 zeigt in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Verdünnungsstoffauflaufkasten 3 mit zwei Zuführströmungen 11 und 12 versehen ist. Eine Strömung 11 liefert eine Ganzstoffsuspension, während die andere Strömung 12 ein Verdünnungsmedium liefert. Die beiden Zuführströmungen 11, 12 führen zu jeder Zuführzone des Stoffauflaufkastens 3 mittels eines geeigneten Ventilaufbaus 10 zu. Die Ventileinrichtung 10 der Zuführzonen zu den Stoffauflaufkastenzuführzonen werden durch einen Computer oder ein anderes Instrument 110 reguliert, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung stehen kann. Jede Zuführströmung 11, 12 ist mit einem Strömungsprobenahmeaufbau 21, 22 ausgestattet, und diese Strömungsprobenahmeaufbaueinrichtungen 21, 22 sind mit Konzentrationsmessvorrichtungen 31, 32 verbunden, die eine oder mehrere Konzentrationen oder andere Eigenschaften der Strömungen messen.
Die Zuführströmungseigenschaftsmessvorrichtungen 31, 32 sind mit einem Computer oder einem anderen Instrument 130 verbunden, der oder das die gemessenen Eigenschaften oder aus diesen berechneten Faktoren mit anderen Computer oder Instrumenten verbinden kann. Die Abgabe des Stoffauflaufkastens erzeugt die Papierbahn 5, die sich entlang der Maschine bewegt. Eine Messvorrichtung 40, im Allgemeinen ein Rahmen mit einer Durchlaufsensorplattform, die sich an der Maschine befindet, misst eine oder mehrere Eigenschaften von jeder Unterteilung der Bahn 5, wenn sie die Vorrichtung 40 passiert. Diese Vorrichtung 40 ist mit einem Computer oder einem anderen Instrument 140 verbunden, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung stehen kann. Ein Steuersystem 150 steht mit den Zuführzonenreguliercomputern oder -instrumenten, mit den Strömungseigenschaftsmesscomputern oder -instrumenten 130 und mit Computern oder Instrumenten 140 zum Messen der Eigenschaft der Bahn 5 in Verbindung. Das Steuersystem 150 reguliert eine oder mehrere von dem System 140 zum Messen der Bahn 5 gelieferten Eigenschaftsprofile der Bahn 5 durch ein Modulieren der Kombinationsanteile der beiden Zuführströmungen 11, 12 bei jeder Zuführzone mittels des Betätigungsgliedsystems 110 und wendet bei ihren Steuerberechnungen die Zuführströmungseigenschaftsmessungen oder von diesen berechneten Faktoren an, die durch das Strömungsmesssystem 130 für die beiden Strömungen 11, 12 geliefert werden. Die Einrichtungen 151 sind normalerweise vorgesehen, um den Anwender mit Informationen von dem Steuersystem zu versorgen und damit der Anwender Befehle und Einstellwerte zu dem Steuersystem eingibt.
Die Anzahl an Zuführzonen kann größer als drei sein und die Zuführzonen können das gleiche oder auch ein unterschiedliches Leistungsvermögen und Eigenschaften haben. Es ist nicht erforderlich, dass sämtliche Einrichtungen zum Kombinieren der Strömungen identisch sind und, sie müssen überhaupt nicht durch die Bahneigenschaftsprofilreguliereinrichtung moduliert werden, vorausgesetzt, dass zumindest drei so moduliert werden. Die verschiedenen Mess- und Steuersysteme können in einer größeren oder geringeren Anzahl an Elementen ausgeführt sein, als dies gezeigt ist. Es kann eine Vielzahl an Einrichtungen 151 für ein Wechselwirkung mit dem Anwender oder auch keine geben, und wenn eine Vielzahl an derartigen Einrichtungen angewandt wird, können diese ähnlich oder auch nicht ähnlich sein.
Es ist zu beachten, dass die Anzahl an 1 gezeigten Zuführzonen drei beträgt, wobei jedoch das Ausführungsbeispiel eine größere Anzahl an Zuführzonen umfasst, die eine gleiche oder ungleiche Strömungsleistung haben und gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Stoffauflaufkasten verteilt sind. Es ist zu beachten, dass die wichtigsten Funktionen der verschiedenen Systeme in der Praxis bei einer geringeren Anzahl an einzelnen Einheiten kombiniert sein können oder unter einer größeren Anzahl an Einheiten geteilt sein können. Es ist zu beachten, dass die Konzentrationen oder die anderen Eigenschaften der Zuführströmungen bei den Steuerberechnungen für ein Regulieren der Bahneigenschaften verwendet werden, indem die Kombinationsanteile der Zuführströmungen bei jeder Zuführzone des Stoffauflaufkastens 3 moduliert werden.
2a zeigt in schematischer Weise eine einfache Variation des in 1 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bei dieser Variante hat eine Zuführströmung zwei Probenahmeanordnungen 21, 26, von denen jede eine einzelne Vorrichtung zum Messen von Strömungseigenschaften 31, 36 hat. Diese Vorrichtungen 31, 36 sind mit einem Computer oder einem anderen Instrument 130 verbunden, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung stehen kann. Das Steuersystem 150 wendet bei seinen Steuerberechnungen die Zuführströmungseigenschaftsmessungen oder aus diesen berechnete Faktoren an, die durch das Strömungsmesssystem 130 für alle drei Strömungsmessvorrichtungen 31, 32, 36 geliefert werden.
2b zeigt in schematischer Weise eine einfache Variation des in 1 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bei dieser Variante haben beide Zuführströmungen 11, 12 zwei Probenahmeaufbaueinrichtungen 21, 22, 26, 27 mit jeweils einer einzelnen Vorrichtung zum Messen von Strömungseigenschaften 31, 32, 36, 37. Diese Vorrichtungen sind mit einem Computer oder einem anderen Instrument 130 verbunden, das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung stehen kann. Das Steuersystem 150 wendet bei seinen Steuerberechnungen die Zuführströmungseigenschaftsmessungen oder aus diesen berechneten Faktoren an, die durch das Strömungsmesssystem 130 für alle vier Strömungsmessvorrichtungen 31, 32, 36, 37 geliefert werden.
2c zeigt in schematischer Weise eine einfache Variation des in 1 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bei dieser Variante sind zwei Eigenschaftsmessvorrichtungen 35, 36 mit einer Probenahmeaufbaueinrichtung 26 verbunden. Diese Vorrichtungen sind mit einem Computer oder einem anderem Instrument 131 verbunden, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung stehen kann. Das Steuersystem 150 wendet bei seinen Steuerberechnungen die Zuführführströmungseigenschaftsmessungen oder von diesen berechnete Faktoren an, die durch beide Strömungsmesssysteme 130, 131 der vier Strömungsmessvorrichtungen 31, 32, 35, 36 geliefert werden.
3 zeigt in schematischer Weise eine Variation des in 1 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden drei Zuführströmungen 11, 12, 13 zu jeder Zuführzone des Stoffauflaufkasten zugeführt, und jede Zuführzone des Stoffauflaufkastens 3 hat eine Einrichtung 10, die zum Modulieren der Strömungsanteile von den drei Zuführströmungen 11, 12, 13 geeignet ist. Eine Probennahmeaufbaueinrichtung 23 für die dritte Strömung 13 ist mit einer Zuführströmungseigenschaftsmessvorrichtung 33 verbunden, die mit einem Computer oder einem anderen Instrument 130 verbunden ist, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung stehen kann. Das Steuersystem 150 reguliert ein oder mehrere Profile, die durch das Bahnmesssystem 140 geliefert werden, indem die Kombinationsanteile der drei Zuführströmungen an jeder Zuführzone des Stoffauflaufkastens 3 moduliert werden, wobei dies mittels des Betätigungsgliedsystems 110 geschieht, und es wendet bei seinen Steuerberechnungen die Zuführströmungseigenschaftsmessungen oder von diesen berechnete Faktoren an, die durch das Strömungsmesssystem 130 für jede der drei Strömungen 11, 12, 13 geliefert werden.
Das Steuersystem 150 reguliert ein oder mehrere Profile der Bahn 5, die durch das Messsystem 140 der Bahn 5 geliefert werden, indem die Kombinationsanteile der drei Zuführströmungen (11, 12, 13) an jeder Zuführzone mittels des Betätigungsgliedsystems 110 moduliert werden, wobei bei den Steuerberechnungen die Konzentrationsmessungen oder von diesen berechnete Faktoren angewendet werden, die durch das Strömungsmesssystem 130 für jede der drei Strömungen (11, 12, 13) geliefert werden.
4 zeigt in schematischer Weise eine Variation des in 1 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bei dieser Variante werden drei Zuführströmungen 11, 12, 13 zu einem Verdünnungsstoffauflaufkasten 3 zugeführt, damit zwei Lagen an unabhängig modulierten Zuführzonen ausgestattet sind. Eine Zuführströmung 13 beliefert lediglich die obere Lage, eine andere Zuführströmung 11 beliefert beide Lagen und die dritte Zuführströmung 12 beliefert lediglich die untere Lage. Die Kombinationsanteile bei jeder Zuführzone bei jeder der beiden Lagen an Zuführzonen des Stoffauflaufkastens werden mittels geeigneter Ventilaufbaueinrichtungen 10a, 10b moduliert, die für jede Lage vorgesehen sind. Die Ventilaufbaueinrichtungen 10a, 10b zu den Stoffauflaufkastenzuführzonen in beiden Lagen werden durch einen Computer oder ein anderes Instrument 110, 111 reguliert, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung stehen kann. Das Steuersystem 150 reguliert ein oder mehrere Profile, die durch das Messsystem 140 geliefert werden, durch ein Modulieren der Kombinationsanteile der Zuführströmungen bei jeder Zuführzone von jeder Lage mittels ihrer Betätigungssysteme 110, 111, und wendet bei diesen Steuerberechnungen die Zuführströmungseigenschaftsmessungen oder aus diesen berechneten Faktoren an, die durch das Strömungsmesssystem 130 für die drei Strömungsmessvorrichtungen 31, 32, 33 geliefert werden. Zusätzlich kann das Steuersystem 150 in ähnlicher Weise die Kombinationsanteile der Lagen entweder der gesamten Lagen oder der Unterteilungen der Lagen modulieren.
Die Anzahl an zuführlagen kann mehr als zwei betragen und nicht alle Lagen müssen eine Einrichtung zum Kombinieren von Strömungen zu ihren Zuführzonen haben. Außerdem müssen nicht alle Lagen, die eine Einrichtung zum Kombinieren von Strömungen zu ihren Zuführzonen haben, durch die Bahneigenschaftsprofilreguliereinrichtung reguliert werden. Die Einrichtung zum Kombinieren der Strömungen zu den Zuführzonen bei den verschiedenen Lagen kann von gleicher oder ungleicher Leistung und von gleichen oder ungleichen Eigenschaften sein. Die Anzahl und die Eigenschaften der Zuführzonen und der zugehörigen Einrichtungen können sich zwischen den Lagen unterscheiden, jedoch sollte zumindest eine Lage zumindest drei Einrichtungen zum Kombinieren von Strömungen haben, wenn derartige Einrichtungen durch die Profilreguliereinrichtung reguliert werden.
Das Ausführungsbeispiel von 4 kann auf mehr als zwei Lagen von gleichen oder ungleichen Eigenschaften verallgemeinert werden. Die Anzahl an Zuführströmungen zu den Zuführzonen kann sich zwischen den Lagen unterscheiden. Jede Zuführströmung kann eine Lage oder mehr als eine Lage zuführen. Mehr als eine Zuführströmung kann den gleichen Zuführstoff befördern unter der Voraussetzung, dass zumindest eine Lage der Zuführzonen mit zwei oder mehr verschiedenen Zuführströmungen beliefert wird.
5 zeigt in schematischer Weise eine Variation des in 1 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Aufbaueinrichtungen 15 ebenfalls für ein Modulieren der Auslaufdüsenlippe des Stoffauflaufkastens 3 an einer Vielzahl an Orten über der Bahn 5 vorgesehen. Die Aufbaueinrichtung 15 zum Modulieren der Auslaufdüsenlippe des Stoffauflaufkastens wird durch einen Computer oder ein anderes Instrument 115 reguliert, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung stehen kann. Das Steuersystem 150 reguliert ein oder mehrere Profile, die durch das Messsystem 140 geliefert werden, indem die Kombinationsanteile der Zuführströmungen bei jeder Zuführzone des Stoffauflaufkastens 3 moduliert werden, wobei dies mittels ihres Betätigungsgliedsystems 110 geschieht, und indem die Form der Stoffauflaufkastenauslaufdüsenlippe mittels ihres Betätigungssystems 115 moduliert wird, und es wendet bei seinen Steuerberechnungen die Zuführströmungseigenschaftsmessungen oder von diesen berechnete Faktoren an, die durch das Strömungsmesssystem 130 für beide Strömungen 11, 12 geliefert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel von 5 können eine oder mehrere Eigenschaftsprofile durch die kombinierte Modulation von Zuführströmungskombinationsanteilen und der Auslaufdüsenlippenform reguliert werden. Üblicherweise sind zwei oder mehrere Eigenschaftsprofile von Interesse, wie beispielsweise die Faserausrichtung und das Trockengewicht oder die Dicke.
6 zeigt in schematischer Weise eine Variation des in 1 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden vier Zuführströmungen 11, 12, 13, 14 zu zwei Verdünnungsstoffauflaufkästen 3a, 3b zugeführt, die mit unabhängig modulierten Zuführzonen ausgestattet sind, wobei die durch die Stoffauflaufkästen 3a, 3b erzeugten Bahnen 5a, 5b zu einer einzelnen Bahn 5 vor der Messvorrichtung 40 geklebt werden. Zwei Zuführströmungen 11, 12 beliefern lediglich den unteren Stoffauflaufkasten 3a und die beiden anderen Zuführströmungen 13, 14 beliefern lediglich den oberen Stoffauflaufkasten 3b. Die Kombinationsanteile bei jeder Zuführzone bei jedem der beiden Stoffauflaufkästen 3a, 3b werden mittels eines geeigneten Ventilaufbaus 10a, 10b für jeden Stoffauflaufkasten 3a, 3b moduliert. Die Ventilaufbaueinrichtungen 10a, 10b für die Zuführzonen bei jedem Stoffauflaufkasten 3a, 3b werden durch einen Computer oder ein anderes Instrument 110, 111 reguliert, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung stehen kann. Das Steuersystem 150 reguliert ein oder mehrere Profile der Bahn 5, die durch das Messsystem 140 geliefert werden, indem die Kombinationsanteile der Zuführströmungen bei jeder Zuführzone von jeder Lage mittels ihrer Betätigungssysteme 110, 111 moduliert werden, und es wendet bei seinen Steuerberechnungen die Zuführströmungseigenschaftsmessungen oder von diesen berechneten Faktoren an, die durch das Strömungsmesssystem 130 für die vier Strömungsmessvorrichtungen 31, 32, 33, 34 geliefert werden. Außerdem kann das Steuersystem 150 in ähnlicher Weise die Kombinationsanteile der Lagen der Stoffauflaufkästen 3a, 3b entweder der gesamten Stoffauflaufkästen oder der Unterteilungen der Stoffauflaufkästen modulieren.
Die Anzahl an Stoffauflaufkästen kann mehr als zwei betragen und nicht sämtliche Stoffauflaufkästen müssen eine Einrichtung zum Kombinieren von Strömungen zu ihren Zuführzonen haben. Außerdem müssen nicht sämtliche Stoffauflaufkästen, die eine Einrichtung zum Kombinieren von Strömungen zu ihren Zuführzonen haben, durch die Bahneigenschaftsprofilreguliereinrichtung moduliert werden. Die Einrichtungen zum Kombinieren von Strömungen zu den Zuführzonen bei einem Stoffauflaufkasten können die gleiche oder eine nicht gleiche Leistung und gleiche oder nicht gleiche Eigenschaften haben. Die Anzahl und die Eigenschaft der Zuführzonen und der zugehörigen Einrichtungen können sich zwischen den Stoffauflaufkästen unterscheiden, jedoch sollte zumindest ein Stoffauflaufkasten zumindest eine Lage haben, die zumindest drei Einrichtungen zum Kombinieren an Strömungen hat, wobei derartige Einrichtungen durch die Profilreguliereinrichtung moduliert werden.
Dieses Ausführungsbeispiel kann auf mehr als zwei Stoffauflaufkästen mit gleichen oder ungleichen Eigenschaften verallgemeinert werden, wobei ihre Bahnen während der Herstellung zusammen geklebt werden. Jeder Stoffauflaufkasten kann seine eigene Bahnbildungspartie haben oder mehr als ein Stoffauflaufkasten kann an der gleichen Bahnbildungspartie sein. Zum Regulieren der Bahneigenschaftsprofile sind mehrere Stoffauflaufkästen analog zu einem einzelnen Stoffauflaufkasten im Hinblick auf die Anzahl und der Art an Lagen, die gleich der Summe der eigentlichen Stoffauflaufkastenlagen sind.
7 zeigt in schematischer Weise eine einfache Variation des in 1 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bei dieser Variante werden drei Bahnmessvorrichtungen 40, 41, 42 an verschiedenen Orten an der Papiermaschine angewandt und jede Vorrichtung ist mit einem Computer oder einem anderen Instrument 140, 141, 142 verbunden, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung stehen kann. Das Steuersystem 150 reguliert ein oder mehrere Profile, die durch ein oder mehrere Bahnmessinstrumente 140, 141, 142 geliefert werden, durch ein Modulieren der Kombinationsanteile der beiden Zuführströmungen an jeder Zuführzone mittels des Betätigungsgliedsystems 110, und es wendet bei seinen Steuerberechnungen die Zuführströmungseigenschaftsmessungen oder von diesen berechnete Faktoren an, die durch das Strömungsmesssystem 130 für die beiden Strömungen 11, 12 geliefert werden.
Die verschiedenen Messvorrichtungen und -systeme können in größerer oder geringerer Anzahl an Elementen ausgeführt werden, als dies gezeigt ist. Eine Bahnmessvorrichtung kann mit mehr als einem Bahnmesscomputer oder -instrument verbunden sein und ein Bahnmesscomputer oder -instrument kann mit mehr als einer Bahnmessvorrichtung verbunden sein. Ein Bahnmesscomputer oder – instrument kann innerhalb einer Bahnmessvorrichtung eingebaut sein.
Wenn Einrichtungen zum Messen der Bahneigenschaftsprofile an einer Vielzahl an Orten bei der Maschine angewandt werden, kann jede Einrichtung ein einzelnes gemessenes Eigenschaftsprofil oder eine Vielzahl an gemessenen Eigenschaftsprofilen oder sämtliche gemessene Eigenschaftsprofile messen. Jedes gemessene Eigenschaftsprofil kann bei einer einzelnen oder bei einer Vielzahl an oder bei sämtlichen Einrichtungen gemessen werden. Wenn eine Vielzahl an Einrichtungen jeweils eine Vielzahl an Bahneigenschaftsprofilen misst, kann jede der Vielzahl an Einrichtungen die gleiche oder eine andere Vielzahl an Bahneigenschaftsprofilen messen.
8 zeigt in schematischer Weise ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwei herkömmliche Stoffauflaufkästen 3a, 3b mit verschiedenen Zuführströmungen 11, 12 beliefert werden. Der Aufbau zum Modulieren der Auslaufdüsenlippe von jedem Stoffauflaufkasten wird durch einen Computer oder ein anderes Instrument 115, 116 reguliert, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung stehen kann. Das Steuersystem 150 reguliert ein oder mehrere Profile, die durch das Bahnmesssystem 140 geliefert werden, indem die Kombinationsanteile der Zuführströmungen an jeder Zuführzone von jeder Lage des Stoffauflaufkastens mittels des Auslaufdüsenlippenbetätigungssystems 15a, 15b, 115 moduliert wird, und es wendet bei seinen Steuerberechnungen die Zuführströmungseigenschaftsmessungen oder von diesen berechnete Faktoren an, die durch das Zuführströmungsmesssystem 130 für die Zuführströmungseigenschaftsmessvorrichtungen 31, 32 geliefert werden. Außerdem kann das Steuersystem 150 in ähnlicher Weise die Kombinationsanteile der Stoffauflaufkästen entweder der gesamten Stoffauflaufkästen oder von Unterteilungen der Stoffauflaufkästen modulieren.
Die Anzahl an Stoffauflaufkästen kann mehr als zwei betragen und nicht sämtliche Stoffauflaufkästen müssen eine Einrichtung zum Modulieren ihrer Auslaufdüsenlippen haben. Außerdem müssen nicht sämtliche Stoffauflaufkästen, die eine Einrichtung zum Modulieren ihrer Auslaufdüsenlippen haben, durch die Bahneigenschaftsprofilreguliereinrichtung moduliert werden. Die Anzahl an Einrichtungen zum Modulieren der Auslaufdüsenlippe kann größer als drei sein und diese können gleichmäßig oder ungleichmäßig über die Auslaufdüsenlippe verteilt sein und sie können ein gleiches oder ungleiches Leistungsvermögen über die Auslaufdüsenlippe haben. Die Anzahl und die Eigenschaft der Einrichtungen zum Modulieren der Auslaufdüsenlippen können sich zwischen den Stoffauflaufkästen unterscheiden, jedoch sollte zumindest ein Stoffauflaufkasten zumindest drei Einrichtungen zum Modulieren seiner Auslaufdüsenlippe haben, wobei derartige Einrichtungen durch die Profilreguliereinrichtung moduliert werden.
Die beiden herkömmlichen Stoffauflaufkästen werden innerhalb des Kontextes dieser Erfindung so betrieben, dass, wenn sie einen einzelnen Verdünnungsstoffauflaufkasten ausbilden, bei dem das Modulieren der Form der Auslaufdüsenlippe an jedem Stoffauflaufkasten das Profil der Kombinationsanteile der beiden Strahlen ändert. Dieses Ausführungsbeispiel kann auf mehr als zwei Stoffauflaufkästen mit gleichen oder ungleichen Eigenschaften verallgemeinert werden, wobei ihre Bahnen während der Herstellung zusammen geklebt werden. Zum Regulieren der Bahneigenschaftsprofile sind eine Vielzahl an herkömmlichen Stoffauflaufkästen einem einzelnen Verdünnungsstoffauflaufkasten analog, wobei die Anzahl und die Art an Zuführströmungen der Summe der Zuführströmungen zu den einzelnen Stoffauflaufkästen gleich ist.
9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung als eine Blockdarstellung von einem Verfahren zum Regulieren eines Bahneigenschaftsprofils durch ein Modulieren von Kombinationsanteilen von zwei Strömungen zu einer Vielzahl an Zuführzonen bei einem Verdünnungsstoffauflaufkasten, das Messungen der Zuführströmungseigenschaften bei seinen Berechnungen verwendet. Eine Eigenschaftsmessung ist für jede der beiden Zuführströmungen m31, m32 vorgesehen. Diese Messungen werden bei einer Berechnungseinheit 230 verwendet, um den effektiven Proportionalitätsfaktor p41 zwischen den Änderungen bei den Kombinationsanteilen der beiden Zuführströmungen und den Änderungen bei der regulierten Bahneigenschaft zu erzeugen. Das gemessene Profil m41 der Bahneigenschaft und ihr Einstellpunktprofil s41 werden zu einer Berechnungseinheit 241 geliefert, die das Bahneigenschaftsfehlerprofil e41 erzeugt. Der Proportionalitätsfaktor p41 und das Bahneigenschaftsfehlerprofil e41 werden von der Profilreguliereinrichtung 210 verwendet, um ihre Abgabe s10 zu modulieren, die normalerweise das Kombinationsanteileinstellpunktprofil oder ein Profil an Einstellpunkten für jede Einrichtung zum wesentlichen Bestimmen des Kombinationsanteilprofils ist.
Lediglich die wesentlichen Elemente sind in dieser Blockdarstellung gezeigt. Die Proportionalitätsfaktorberechnungseinheit 230 kann andere Messungen und Faktoren zusätzlich zu den gezeigten anwenden, was für die Prozessbeziehung zwischen der regulierten Bahneigenschaft und den Zuführströmungseigenschaften erforderlich sein kann. Der Proportionalitätsfaktor p41 kann ein einzelner Wert sein, der über den gesamten Stoffauflaufkasten wirksam ist, oder er kann ein Profil an Werten sein, wobei jeder bei einer oder bei mehreren Zuführzonen des Stoffauflaufkastens wirksam ist, oder er kann eine Matrix an Werten sein, von denen jeder bei einer oder bei mehreren Zuführzonen des Stoffauflaufkastens und bei einigen Unterteilungen der Bahn in der Maschinenquerrichtung wirksam ist, wobei die Anzahl an Reihen in einer derartigen Matrix an Werten nicht die gleiche wie die Anzahl an Spalten sein muss. Der Proportionalitätsfaktor p41 kann direkt durch die Strömungseigenschaftsmesseinrichtung geliefert werden. Die Bahneigenschaftsprofilreguliereinrichtung 210 kann andere Messungen und Faktoren zusätzlich zu den gezeigten anwenden. Die Berechnungseinheit 241 für den Bahneigenschaftsprofilfehler e41 kann innerhalb der Reguliereinrichtung 210 enthalten sein und kann Gewichtungsfaktoren oder nicht-lineare Operationen zusätzlich zu einer einfachen Fehlerberechnung nutzen.
Die innerhalb der Reguliereinrichtung 210 ausgeführten Vorgänge können beliebige allgemein bekannte Algorithmen für die Profilregulierung sein, die die folgenden umfassen aber nicht auf diese beschränkt sind:

i) eine Aufreihung an Reguliereinrichtungen der PID-Art, die jeweils eine Einzelzuführzone oder ein Gruppe an benachbarten Zuführzonen mit oder ohne einen Ausgleich für ein Querkuppeln zwischen den einzelnen Reguliereinrichtungen verwaltet,
ii) eine Optimierung einer Penalty-Funktion, die unter nicht-linearen Verwendung von Operationen bei dem Fehlerprofil ausgebildet wird, wie beispielsweise ein Quadrieren und ein Aufsummieren, wobei die Penalty-Funktion auch andere nicht-lineare Operationen bei anderen Profilen wie beispielsweise dem Kombinationsanteilprofil umfassen kann, wobei ein derartiges Umfassen mittels gewichteter Addition geschieht, und wobei diese Optimierung eine Minimierung durch ein Einstellen der Kombinationsanteile der Zuführzonen mit sich bringt und wahlweise ein Simulieren des sich ergebenden Fehlerprofils umfasst,
iii) eine Aufreihung an Steuereinrichtungen, die Fuzzy-Logic-Verfahren anwenden, wobei jede eine Einzelzuführzone oder eine Gruppe an benachbarten Zuführzonen mit oder ohne Kompensation für ein Querkoppeln zwischen den einzelnen Reguliereinrichtungen überwacht,
iv) ein künstliches neurales Netzwerk, das unter anderem das Fehlerprofil eingibt und zu Kombinationsanteilen ausgibt, wobei das Netzwerk geschult wird oder die Fähigkeit hat sich selbst zu schulen, um seine Ausgabewerte so einzustellen, dass seine Eingabewerte zu Null gebracht werden.

Derartige Vorgänge können zusätzlich beliebige allgemein bekannte Zeitbereichsausgleichsverfahren für Profile umfassen, wobei die folgenden umfasst sind, dies aber nicht als Einschränkung anzusehen ist:

i) eine Aufreihung an Smith-Vorhersageeinrichtungen und Varianten von diesen, die Varianten mit einem Vorsehen für eine Identifikation von Modellparametern für eine Verwendung bei der Vorhersage umfassen,
ii) eine Aufreihung an Kalman-Filtern.

10 zeigt eine Variation des in 9 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden eine zweite Bahneigenschaftsprofilmessung m42 und ihr Einstellpunktprofil s42 zu einer Berechnungseinheit 242 geliefert, die ein zweites Bahneigenschaftsfehlerprofil e42 erzeugt. Die Proportionalitätsfaktorberechnungseinheit 230 erzeugt einen zweiten effektiven Proportionalitätsfaktor p42, der die Änderungen bei den Kombinationsanteilen der beiden Zuführströmungen gegenüber Änderungen bei dem zweiten Profil in Beziehung bringt. Die beiden Proportionalitätsfaktoren p41, p42 und die beiden Bahneigenschaftsfehlerprofile e41, e42 werden durch die Profilreguliereinrichtung 210 zum Modulieren. ihres Ausgabewertes verwendet.
Die Berechnungsverfahren für das zweite Bahneigenschaftsfehlerprofil und für den zweiten effektiven Proportionalitätsfaktor können sich von jenen für das erste Bahneigenschaftsfehlerprofil und den ersten effektiven Proportionalitätsfaktor unterscheiden. Der Vorgang der Profilreguliereinrichtung kann unter Verwendung von Gewichtungsfaktoren oder ähnlichen Verfahren derart moduliert werden, dass die Regulierung von einem Profil gegenüber dem anderen eine Priorität erhält, oder derart, dass die Regulierung einen Kompromiss zwischen der Regulierung von dem einen oder dem anderen Profil bewirkt.
11 zeigt eine Variation des in 9 und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Eigenschaftsmessung für die dritte Zuführströmung m33 und zu einer Berechnungseinheit 230 geliefert, die effektive Proportionalitätsfaktoren p41a, p41b erzeugt, die Änderungen bei den Kombinationsanteilen der drei Zuführströmungen gegenüber den Änderung bei dem regulierten Profil in Beziehung bringen. Beide Proportionalitätsfaktoren p41a, p41b und das Bahneigenschaftsfehlerprofil e41 werden durch die Bahneigenschaftsprofilreguliereinrichtung 210 zum Modulieren ihrer Ausgabewerte s10a, s10b verwendet, die normalerweise die Kombinationsanteileinstellpunktprofile oder die Profile von Einstellpunkten für derartige Einrichtungen zum im Wesentlichen Bestimmen der Kombinationsanteilprofile sind.
12 zeigt eine Variation des in 9 dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine zweite Eigenschaftsmessung für jede der beiden Zuführströmungen m36, m37 vorgesehen und zu einer Berechnungseinheit 230 geliefert, die den effektiven Proportionalitätsfaktor p41 erzeugt, der Änderungen bei den Kombinationsanteilen der beiden Zuführströmungen gegenüber Änderungen bei dem regulierten Profil in Beziehung bringt. Die Berechnungseinheit 230 verwendet die Messungen der beiden Eigenschaften bei beiden Zuführströmungen zum Erzeugen des effektiven Proportionalitätsfaktors p41.
13a zeigt in schematischer Weise eine einfache Variation des in 9 dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bei dieser Variante ist eine Einrichtung 215 vorgesehen, um ein Kombinationsanteileinstellpunktprofil s10 in Einstellpunktprofile s15a, s15b für Auslaufdüsenlippen von zwei Stoffauflaufkästen derart umzuwandeln, dass das Kombinationsanteilprofil zwischen zwei Stoffauflaufkästen erzielt wird. Wahlweise kann eine Einrichtung 225 außerdem vorgesehen sein, um das vorherrschende Kombinationsanteilprofil m10 von den gemessenen Auslaufdüsenlippenprofilen m15a, m15b zu berechnen. Die Einrichtungen 215 und 225 können wahlweise zusätzliche Messungen und Faktoren bei ihren Berechnungen anwenden.
13b zeigt in schematischer Weise eine einfache Variation von dem in 9 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Bei dieser Variante wird außerdem das vorherrschende Kombinationsanteilprofil m10 zu der Bahneigenschaftsprofilreguliereinrichtung 210 geliefert, um bei dieser verwendet zu werden.
13c zeigt in schematischer Weise eine einfache Variation von dem in 9 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Bei dieser Variante moduliert die Bahneigenschaftsprofilreguliereinrichtung 210 sowohl das Profil der Kombinationsanteile der beiden Zuführströmungen s10 als auch das Auslaufdüsenlippenprofil des Stoffauflaufkastens s15. Wahlweise kann das vorherrschende Auslaufdüsenlippenprofil m15 zu der Bahneigenschaftsprofilreguliereinrichtung 210 geliefert werden, um bei dieser verwendet zu werden.
13d zeigt in schematischer Weise eine einfache Variante von dem in 9 gezeigten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Bei dieser Variante werden das vorherrschende Kombinationsanteilprofil m10 und das gemessene Bahneigenschaftsprofil m41 ebenfalls zu der Berechnungseinheit 230 geliefert, die diese beim Berechnen eines Profils oder einer Matrix von effektiven Proportionalitätsfaktoren p41 verwenden kann.
Andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind offensichtliche Umsetzungen der bei diesen Ausführungsbeispielen beschriebenen wichtigen Merkmalen und deren Verallgemeinerungen. Beispielsweise ist eine unmittelbar offensichtliche Verallgemeinerung die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Mehrlagenmaschinen mit einem oder mehreren Verdünnungsstoffauflaufkästen und einem oder mehreren herkömmlichen Stoffauflaufkästen.
Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen ermöglicht die Messung von Konzentrationen und anderen Eigenschaften der Zuführströmungen eine Berechnung von effektiven Proportionalitätsfaktoren zwischen den Änderungen bei den Kombinationsanteilen der Zuführströmungen und den Änderungen bei den Eigenschaftsprofilen bei jeder Unterteilung der Bahn in der Maschinenquerrichtung.
Die genaue und zeitgerechte Berechnung von derartigen Proportionalitätsfaktoren verbessert die potentielle Wirksamkeit eines Steuersystems außerordentlich, da die meisten Steueralgorithmen diese in vorteilhafter Weise verwenden können. Wenn sich die Zuführströmungskonzentrationen ändern, kann die Steuereinrichtung die Kombinationsanteile von Zuführströmungen zu den Stoffauflaufkastenzuführzonen einstellen, um jene Änderungen auszugleichen, bevor irgendwelche nachteilhaften Effekte bei den regulierten Eigenschaften der Bahn auftreten.
Darüber hinaus ermöglicht eine genaue Kenntnis von derartigen Proportionalitätsfaktoren ein genaueres Modulieren der Kombinationsanteile von Zuführströmungen zu den Stoffauflaufkastenzuführzonen. Da der Effekt einer Modulation genau bekannt ist, kann eine Steuereinrichtung eher exakte als ungefähre Steuerkorrekturen sowohl beim Ansprechen auf eine Prozessstörung als auch beim Ansprechen auf eine Zieländerung ausführen.
Beispiel eines Proportionalitätsfaktors
Als ein Beispiel kann der effektive Proportionalitätsfaktor zwischen einer Eigenschaft W einer Bahn 5 (wie beispielsweise das Trockengewicht oder das Aschegewicht), deren Wert W_i bei einer Unterteilung i der Bahn in der Maschinenquerrichten ist, und dem Kombinationsanteil K_j von zwei Zuführströmungen zu einer Zuführzone j des Stoffauflaufkastens, bei dem die Komponente (wie beispielsweise die Gesamtdichte oder die Aschedichte), die die Eigenschaft beeinflusst, eine gemessene Konzentration C_D bei der Strömung hat, deren Anteil K_j ist, und die gemessene Konzentration C_S in der Strömung hat, deren Anteil 1 – K_j ist, berechnet werden als:
wobei R_ji ein Koeffizient ist, der den Grad des Einflusses der Zuführzone j des Stoffauflaufkastens über eine Eigenschaft bei der Unterteilung i der Bahn anzeigt. Die vorstehend dargelegte Formulierung definiert eine Matrix von Proportionalitätswerten, die jeweils für eine einzelne Stoffauflaufkastenzuführzone und eine einzelne Unterteilung der Bahn wirksam sind. Andere Formulierungen können verwendet werden, um die Eigenschaften wie beispielsweise die Lichtundurchlässigkeit, die Helligkeit oder die Farbe der Bahn mit einer TiO₂-Konzentration in den oder die Helligkeit oder die Farbe der Zuführströmungen in Beziehung zu bringen. In ähnlicher Weise können andere Formulierungen verwendet werden, um andere Eigenschaften der Bahn mit passenden Eigenschaften der Zuführströmungen in Beziehung zu bringen.
Wenn bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen und Zeichnungen spezielle Varianten der Erfindung dargelegt sind, sollte verständlich sein, dass die Erfindung nicht auf die aufgezeigten Varianten beschränkt ist. Ihre Anwendbarkeit erstreckt sich auf andere Kombinationen der Merkmale, die bei den Ausführungsbeispielen und Zeichnungen aufgezeigt sind. Ihre Anwendbarkeit erstreckt sich auf offensichtliche Verallgemeinerungen der verschiedenen aufgezeigten Einzelheiten.
Wenn in den Zeichnungen und Ausführungsbeispielen auf eine spezielle Anzahl an Zuführströmungen und auf spezielle Kombinationen an Zuführstoffen in jenen Zuführströmungen Bezug genommen wird, sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die aufgezeigten Einzelheiten beschränkt ist. Ihre Anwendbarkeit erstreckt sich auf eine beliebige Anzahl an Aufbaueinrichtungen von Zuführströmungen unter der Voraussetzung, dass diese zu einer Vielzahl an Zuführzonen über den Stoffauflaufkasten mit Einrichtungen zum Modulieren ihrer Kombinationsanteile bei jeder Zuführzone zugeführt werden, und auf einen beliebigen Satz an Zuführstoffen, die zu einem Stoffauflaufkasten in diesen Zuführströmungen geliefert werden. Ihre Anwendbarkeit erstreckt sich über einen beliebigen speziellen Aufbau von Computern, Kommunikationsleitungen und anderen Anlagen hinaus, die frei zwischen den Verwirklichungen der Erfindung variieren können.
Wenn in den Ausführungsbeispielen und Zeichnungen auf spezielle Eigenschaftsprofile und auf spezielle Maschinenquerrichtungsbetätigungssysteme (außer das Zuführströmungseigenschaftsprofil) Bezug genommen wird, sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die aufgezeigten speziellen Ausführungen beschränkt ist. Ihre Anwendbarkeit erstreckt sich auf ein Regulieren von einem beliebigen Eigenschaftsprofil oder einer Kombination an Eigenschaftsprofilen. Ihre Anwendbarkeit erstreckt sich auf ein Regulieren von einem oder mehreren Profilen mittels eines Modulierens von anderen Maschinenquerrichtungsbetätigungssystemen zusätzlich zu einem Modulieren des Zuführströmungsanteilprofils.
Wenn bei den Ausführungsbeispielen und Zeichnungen allgemein auf einen einzelnen Stoffauflaufkasten Bezug genommen wird, sollte beachtet werden, dass die Erfindung nicht auf Steuerkonfigurationen eines einzelnen Stoffauflaufkastens beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf viele Stoffauflaufkastenaufbauarten, von denen eine oder mehrere ein Verdünnungsstoffauflaufkasten mit einer Einrichtung zum Modulieren von Kombinationsanteilen von zwei oder mehr Zuführströmungen bei jeder der Vielzahl an Zuführzonen mit Konzentrationsmessungen von Proben bei einer Vielzahl an Zuführströmungen zu einem oder mehreren derartiger Verdünnungsstoffauflaufkästen ist. Die Erfindung erstreckt sich auf ein Steuern einer Vielzahl an Verdünnungsstoffauflaufkästen in gemeinsamer Weise und auf Kombinationen von Verdünnungsstoffauflaufkästen und herkömmlichen Stoffauflaufkästen.
Das Wesensmserkmal der vorliegenden Erfindung ist nicht die Anwendung einer speziellen Formel beim Berechnen von effektiven Proportionalitätsfaktoren für eine Einrichtung zum Regulieren von einer oder mehreren Eigenschaften der Bahn und auch nicht die Anwendung einer speziellen Einrichtung zum Regulieren von einer oder mehreren Eigenschaften der Bahn, die beim Steuern des Betriebs des Stoffauflaufkastens verwendet wird. Das Wesensmerkmal der vorliegenden Erfindung liegt in der Anwendung von Einrichtungen zum Probenehmen bei zwei oder mehr Zuführströmungen zu einem Stoffauflaufkasten in der vorstehend beschriebenen Weise mit einer Einrichtung zum Messen von Eigenschaften von Komponenten dieser Proben, und in der Anwendung der gemessenen Eigenschaften oder von diesen berechneten Faktoren bei einer beliebigen Formulierung, die bei einer Einrichtung zum Regulieren von Eigenschaften der Bahn während der Herstellung verwendet wird, wobei derartige Reguliereinrichtungen die Kombinationsanteile der Zuführströmungen bei vielen Zuführzonen über den Stoffauflaufkasten modulieren.
Nachstehend sind die Patentansprüche aufgeführt und die verschiedenen Einzelheiten der Erfindung können innerhalb der erfinderischen Idee variieren, die durch die Ansprüche definiert sind, und sich von der vorstehend lediglich anhand von Beispielen dargelegten Offenbarung unterscheiden.

Claims

Verfahren zum Steuern von einem oder mehreren Querrichtungseigenschaftsprofilen einer Papierbahn (5), die durch eine Papiermaschine hergestellt wird, wobei das Verfahren ein Steuersystem (150) zum Regulieren eines Stoffauflaufkastens (3) der Stoffauflaufkästen (3a, 3b) der Papiermaschine anwendet, und wobei der Stoffauflaufkasten (3) oder die Stoffauflaufkästen (3a, 3b) mit zumindest zwei Zuführströmungen (11, 12) beliefert wird/werden, die Zuführstoffe für das herzustellende Papier enthalten, die in einer wässerigen Lösung suspendiert sind, und wobei die Zuführströmungen in Zuführzonen in Maschinenquerrichtungsabschnitte des Stoffauflaufkastens (3) oder der Stoffauflaufkästen (3a, 3b) geteilt sind, wobei die Zuführzonen jeweils mit kombinierten Strömungen der Zuführströmungen (11, 12; 11, 12, 13; 11, 12, 13, 14) beliefert werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Eigenschaftsprofil oder die Eigenschaftsprofile durch ein Messsystem (40, 140) gemessen wird/werden, wobei das Messsignal, das von dem Messsystem erhalten wird, zu dem Steuersystem (150) geliefert wird, und eine Eigenschaft wie beispielsweise eine Konzentration und/oder Dichte und/oder Helligkeit und/oder Farbe von einem Zuführstoff oder mehreren Zuführstoffen der Zuführströmungen (11, 12; 11, 12, 13; 11, 12, 13, 14) gemessen wird und das somit erhaltende Messsignal zu dem Steuersystem (150) zugeführt wird, und auf der Grundlage der Messung des Eigenschaftsprofils oder der Eigenschaftsprofile und auf der Grundlage der Messungen der Eigenschaft wie beispielsweise eine Konzentration und/oder Dichte und/oder Helligkeit und/oder Farbe und auf der Grundlage von Einstellpunktwerten Steuersignale gebildet werden, um ein Betätigungsglied (10) oder eine Betätigungsgliedkombination (10a, 10b) zu regulieren, die sich an jeder der Zuführzonen des Stoffauflaufkastens (3) oder der Stoffauflaufkästen (3a, 3b) befinden, wobei durch das Betätigungsglied oder die Betätigungsgliedkombination Kombinationsanteile der verschiedenen Zuführströmungen (11, 12), die zu der fraglichen Zuführzone geliefert werden, beeinflusst werden, um ein erwünschtes Eigenschaftsprofil oder erwünschte Eigenschaftsprofile der Bahn (5) zu erzielen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gemessene und/oder erwünschte CD-Eigenschaftsprofil/CD-Eigenschaftsprofile der herzustellenden Papierbahn (5) aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird/werden: flächenbezogene Masse, Aschegewicht, Dicke, Glanz, Schimmer, Helligkeit, Farbe, Lichtundurchlässigkeit, Faserausrichtung, Festigkeit, Trockengehalt, prozentuale Feuchtigkeit und/oder andere Komponenten des Aschegewichtes und/oder andere parametrische Darstellungen von Farbe, wie beispielsweise i) Reflexionsspektrum; ii) Durchlassgradspektrum; iii) Farbton, Farbe, Wert; iv) Hunter L, a, b; v) CIE L*, a+, b+; vi) CIE-Farbmessung und/oder verschiedenen Farbmerkmale, wie beispielsweise i) Weiße; ii) Helligkeit; iii) Tönung; iv) Reinheit; v) maßgebende Wellenlänge; vi) Fluoreszenzindex; vii) Metamerieindex.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren eine Zuführströmung (11) eine Hauptganzstoffströmung ist, deren Dichte reguliert wird, und die andere Zuführströmung (12) eine Verdünnungswasserströmung, vorzugsweise eine Siebwasserströmung ist, wobei die Konzentration und/oder Dichte von einem oder mehreren Bestandteilen in diesen Strömungen gemessen wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren drei verschiedene Zuführströmungen (11, 12, 13) anwendet, die jeweils jede Zuführzone des Stoffauflaufkastens (3) oder der Stoffauflaufkästen (3a, 3b) beliefern.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffauflaufkasten mit drei verschiedenen Zuführströmungen (11, 12, 13) beliefert wird, wobei zwei (12, 13) von diesen Zuführströmungen verschiedene Lagen des Stoffauflaufkastens (3) beliefern und die dritte (11) von diesen Zuführströmungen beide Lagen beliefert, und die zuerst erwähnten Lagen des Stoffauflaufkastens mit Aufreihungen an ihren eigenen Betätigungsgliedern (10a, 10b) bei ihren unterschiedlichen Zuführzonen zum Regulieren von Kombinationsanteilen der Zuführströmungen (11, 12; 11, 13) versehen sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren vier verschiedene Zuführströmungen (11, 12, 13, 14) anwendet, von denen zwei Zuführströmungen (11, 12) einen Stoffauflaufkasten (3a) beliefern und die anderen beiden Zuführströmungen (13, 14) den anderen Stoffauflaufkasten (3b) beliefern, die verschiedenen Zuführzonen der beiden Stoffauflaufkästen (3a, 3b) mit ihren Betätigungsgliedsystemen (10a, 10b) für ein Regulieren von Kombinationsanteilen der Zuführströmungen versehen sind und die Teilbahnen (5a, 5b), die von den Stoffauflaufkästen (3a, 3b) kommen, zu einer Kombinationsbahn (5) aufgeführt werden, deren Querrichtungseigenschaftsprofil oder Querrichtungseigenschaftsprofile durch das Messsystem (40, 140) gemessen wird/werden.
Papiermaschine mit einem Steueraufbau zum Steuern von einem oder mehreren Querrichtungseigenschaftsprofilen einer Papierbahn (5), die durch die Papiermaschine hergestellt wird, wobei die Papiermaschine eine Einrichtung zum Liefern von zumindest zwei Zuführströmungen (11, 12) zu einem Stoffauflaufkasten (3) oder Stoffauflaufkästen (3a, 3b) der Papiermaschine aufweist, wobei die Zuführströmungen Zuführstoffe für das herzustellende Papier enthalten, die in einer wässerigen Lösung suspendiert sind, und eine Einrichtung zum Teilen der Zuführströmungen in Zuführzonen in Maschinenquerrichtungsabschnitte des Stoffauflaufkastens (3) oder der Stoffauflaufkästen (3a, 3b) aufweist, wobei die Zuführzonen jeweils mit Kombinationsströmungen der Zuführströmungen (11, 12; 11, 12, 13; 11, 12, 13, 14) beliefert werden, und wobei der Steueraufbau ein Steuersystem (150) für ein Regulieren des Stoffauflaufkastens (3) oder der Stoffauflaufkästen (3a, 3b) der Papiermaschine aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueraufbau außerdem in Kombination die folgenden Einrichtungen aufweist: ein Messsystem (40, 140) zum Messen des Eigenschaftsprofils oder der Eigenschaftsprofile; eine Einrichtung zum Zuführen des Messsignals, das von dem Messsystem erhalten worden ist, zu dem Steuersystem (150); eine Einrichtung (21, 22, 23, 24, 25, 26) zum fortlaufenden oder in Intervallen erfolgenden Probenehmen von jeder der beiden oder mehr Zuführströmungen (11, 12; 11, 12, 13; 11, 12, 13, 14), die zu dem Stoffauflaufkasten (3) oder den Stoffauflaufkästen (3a, 3b) geliefert werden; eine Messeinrichtung (31, 32, 33, 34, 35, 36, 130, 131) zum Messen von Eigenschaften der Zuführströmungen (11, 12; 11, 12, 13; 11, 12, 13, 14) wie beispielsweise Konzentrationen von Bestandteilen und/oder Helligkeit und/oder Farbe der Proben; eine Reguliereinrichtung (10; 10a, 10b; 110, 150; 110, 111, 150) zum Regulieren von Kombinationsanteilen der Zuführströmungen (11, 12; 11, 12, 13; 11, 12, 13, 14) bei jeder einer Vielzahl an Zuführzonen des Stoffauflaufkastens (3) oder der Stoffauflaufkästen (3a, 3b) in ihrer Querrichtung; und eine Einrichtung (130) zum Liefern der Messungen der Eigenschaften der Zuführströmungen (11, 12; 11, 12, 13; 11, 12, 13, 14) oder Faktoren, die von diesen berechnet worden sind, zu der Reguliereinrichtung (10; 10a, 10b; 110, 150; 110, 111, 150) im Ansprechen auf eine oder mehrere gemessene Eigenschaften der Papierbahn (5) und Modulieren der vorstehend erwähnten Kombinationsanteile, um die vorstehend erwähnten Eigenschaften der Papierbahn (5) zu regulieren.
Papiermaschine gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführströmungen (11, 12) so eingerichtet sind, dass sie jede Zuführzone des Stoffauflaufkastens (3) beliefern, indem ein Ventilaufbau (10) genutzt wird, und der Ventilaufbau (10) durch einen Computer oder ein anderes Instrument (110), das mit anderen Computern oder Instrumenten kommunizieren kann, reguliert wird.
Papiermaschine gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenahmeeinrichtung (21, 22) von jeder Zuführströmung (11, 12) mit Messvorrichtungen (31, 32) für ein Messen an Konzentration oder dergleichen verbunden ist, wobei die Messvorrichtungen mit einem Computer oder einem anderen Instrument (130) verbunden sind, der oder das die Konzentrationen oder Faktoren, die daraus berechnet worden sind, zu anderen Computern oder Instrumenten mitteilt.
Papiermaschine gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführströmung zwei Probenahmeeinrichtungen (21, 26) hat, die jeweils eine einzelne Konzentrationsmessvorrichtung (31, 36) haben, die mit einem Computer oder einem anderen Instrument (130) verbunden ist, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung steht.
Papiermaschine gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Konzentrationsmessvorrichtungen (35, 36) mit einer Probenahmeeinrichtung (26) verbunden sind, wobei die Messvorrichtungen (35, 36) mit einem Computer oder einem Instrument verbunden sind, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung steht.
Papiermaschine gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Modulationsaufbau (15) für ein Modulieren der Auslaufdüsenlippe des Stoffauflaufkastens (3) an vielen Orten über die Bahn (5) anwendet, und der Modulationsaufbau (15) durch einen Computer oder ein anders Instrument (115) reguliert wird, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung steht.
Papiermaschine gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffauflaufkasten (3) ein Verdünnungsstoffauflaufkasten ist, der mit zwei Zuführströmungen (11, 12) versehen ist, wobei eine (11) der Zuführströmungen eine Ganzstoffsuspension liefert und die andere Zuführströmung (12) ein Verdünnungsmedium liefert.
Papiermaschine gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie drei Zuführströmungen (11, 12, 13) aufweist, die zu jeder Zuführzone des Stoffauflaufkasten (3) zugeführt werden.
Papiermaschine gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie vier Zuführströmungen (11, 12, 13, 14) aufweist, die zu zwei Verdünnungsstoffauflaufkästen (3a, 3b) zugeführt werden, die mit unabhängig modulierten Zuführzonen ausgerüstet sind, wobei die durch die Stoffauflaufkästen (3a, 3b) hergestellten Bahnen (5a, 5b) zu einer einzelnen Bahn (5) vor ihrer Profilmessvorrichtung (40) aufgeführt werden.
Papiermaschine gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei herkömmliche Stoffauflaufkästen (3a, 3b) anwendet, die mit verschiedenen Zuführströmungen (11, 12) beliefert werden, und wobei beide Stoffauflaufkästen mit einem Modulationsaufbau zum Modulieren ihrer Auslaufdüsenlippe versehen sind, wobei der Modulationsaufbau durch einen Computer oder ein anderes Instrument (115, 116) reguliert wird, der oder das mit anderen Computern oder Instrumenten in Verbindung steht.