DE1773329A1

DE1773329A1 - Verfahren zur Messung der Formation von Papier

Info

Publication number: DE1773329A1
Application number: DE19681773329
Authority: DE
Inventors: Lehtinen Antti Ilmari
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1967-10-31
Filing date: 1968-04-30
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1177058A; FR1566138A; FI40836B; US3525871A; SE347819B

Description

Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. Dipl.-Chem.

8000 MÜNCHEN 2

TAL 33

TELEFON 0ai1 /226894

TELEGRAMMADRESSE: THOPATENT

Case 1131/lS/ht München 3o. April 19G8

Valmet Oy
Helsinki (Pinnland)

Verfahren zur Messung der Formation von Papier

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der Formation oder Wolkigkeit von Papier·unabhängig von der Opazität des Papiers. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein solches Verfahren zum Messen der Papierformation bei dem die Schwankungen in der Lichtdurchlässigkeit des Papi-ers ausgenutzt werden, indem man durch die in Bewegung befindliche Papierbahn einen Lichtstrahl schickt, der anschließend nach Durchlaufen des Papiers auf ein lichtempfindliches Element wirkt, wobei man als Maß für die Ungleichmässigkeit der Papierformation das Verhältnis der erzeugten Wechselstromkomponente zur Gleichstromkomponente oder einer damit vergleichbaren Größe benutzt.

Beim Messen der Papierformation (der Wolkigkeit) verfährt man beispielsweise so, daß man das Papier von einem relativ zu diesem beweglichen Lichtstrahl durchlaufen

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Mündliche Abreden, insbesondere durch Telefon, bedürfen schriftlicher Betätigung

läßt. Das durchgelassene Licht läßt man auf der gegenüberliegenden Seite des Papiers auf ein lichtempfindliches Element (im nachfolgenden als Zelle bezeichnet) einwirken. In diesem ergibt sich eine der Intensität des einfallenden Lichts verhältnisgleiche Spannung. Beim Betrachten der Spannung oder des von dieser bewirkten Stroms als Punktion der Zeit oder der durchlaufenen Strecke sieht -man, daß sich die Spannung bzw. der Strom aus einer Gleichstromkomponente, die dem.durchschnittlichen Wert U gleich ist, und aus einer Wechsel :- Stromkomponente zusammensetzt. Die Gleichstromkomponente bestimmt sich in Übereinstimmung mit der durchschnittlichen Durchsichtigkeit (Transparenz) des Papiers; die Wechselstromkomponente vertritt die Ungleichmässigkeit der Papierformation. Diese Wechselstromkomponente wird üblicherweise in Gestalt ihres Effektivwerts U gemessen, der durch folgende Formel definiert werden kann:

υ, =V (υ.- π)²

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Die Grosse U gibt jedoch nicht allein die Gleich-

mässigkeit des Papiers wieder, sondern dies tut erst das Verhältnis U /ü, .das nicht mehr von der Stärke der Lichtquelle und anderen sekundären Umständen abhängt. Ferner berücksichtigt diese Größe die Opazität des. Papiers derart, daß die Ungleichmässigkeit der Papierformation unabhängig von der Opazität gemessen werden kann. Dieses Verhältnis ist eine für jedes Papier charakteristische Konstante, da U und TT mindestens in einem gewissen Bereich einander direkt verhältnisgleich sind. Ausgeführte Untersuchungen haben ergeben, daß U / U den sonstigen üblichen Maßen für die Wolkigkeit an Zuverlässigkeit überlegen ist, insbesondere, wenn man die Produktion einer gegebenen Papiermaschine betrachtet. Ein kontinuierlich arbeitendes, dieses Verhältnis im Betrieb ("on machine") messendes Instrument wäre als Zusatz zu den Betriebsüberwachungsinstrumenten der Papiermaschine sehr zu begrüßen.

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Palls man die Gleichstromkomponente künstlich konstant hält, d.h. falls man die Empfindlichkeit des Instruments der Opazität des zu produzierenden Papiers entsprechend verändert, erhält man durch Messung der ■ Wechselstromkomponente allein das gleiche Resultat wie beim Messen der Grosse U /U. Die Messapparatur ist dann denkbar einfach, da U mit einem gewöhnlichem Wechselstrominstrument gemessen werden kann. Das erzielte Messergebnis wird auch nicht von der Geschwindigkeit der Papiermaschine beeinflußt; der gefundene Wert, der dem Wert U /Ü entspricht, vertritt besser als die übrigen Maße ™

für die Papierformation die tatsächliche Wolkigkeit, d.h. vertritt denjenigen Eindruck, den das durchschnittliche menschliche Auge beim Betrachten der Papierprobe gegen eine Lichtquelle vermittelt.

Ss ist bereits ein Verfahren zum Messen der Papierwolkigkeit vorgeschlagen worden, bei dem als Maß für die Ungleichmäßigkeit des Papiers das Verhältnis der vom lichtempfindlichen Teil bezogenen Wechselstromkomponente und Gleichstromkomponente benutzt wird, wobei die Messung in der Weise erfolgt., daß man die Größe der Gleichstromkomponente künstlich konstant hält. Dies läßt sich f dadurch erreichen, daß man in der Bahn des das Papier ■ durchlaufenden Lichtstrahls eine Irisblende einschaltet, deren Öffnung automatisch derart geregelt wird, daß die genannte Bedingung erfüllt wird.

Dem gegenüber schlägt die Erfindung vor, daß man bei Verwendung einer Photomultiplikatorröhre als lichtempfindliches Element zur automatischen Regelung die Ausgangseiapfindliohkeit durch Verändern der Anodenspannung der Röhre steuert. Hierbei läßt man die Gleichstromkomponente des von der Röhre gelieferten Anodenstroms die Anodenspannung der Röhre steuern, welch letztere sich bei Änderung der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit des. Papiers ändert.

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Im Vergleich mit der oben dargestellten Ausführungen form der obenerwähnten zeitigeren Patentanmeldung werden hierbei folgende Vorteile erzielt: 1. Es ist leichter die Photomutiplikatorröhre gegen Überstrom zu schützen.-2. Es erübrigt sich ein Verändern der Intensität der Lichtquelle, wenn die Anodenspannung reguliert wird. Dies bewirkt den Vorteil, daß das Verhältnis der gewünschten · Signalleistung zur Rauschleistung günstiger wird. Die Signalleistung ist diejenige, die gemessen wird und die der Störung durch die Rauschleistung unterliegt. Dets Verhältnis der Signal- zur Räuschleistung wird besser beim Übergang von dickerem zu dünnerem Papier. Würde man die Lampenspannung regulieren, so würde das Verhältnis der Signalleistung und der Rauschleistung konstant bleiben und es würde sich nach den Verhältnissen bei dem dickeren Papier bestimmen. - 3. bringt bei dem Verfahren nach der Erfindung Staub keine Nachteile mit sich. Dagegen bedeutet Staub bei Verwendung einer Blende, die eine mechanische Vorrichtung ist und an der Messstelle herrschen oft staubige Verhältnisse. - 4. Wenn die Durchlassöffnung der Blende vergrössert wird, leidet die Schärfe der Abbildung umso mehr je größer die öffnung wird. Dieser Nachteil kommt bei einem Verfahren nach der Erfindung nicht' vor. 5. Zusätzlich zu den obenerwähnten Vorzügen gewinnt man nach diesem Verfahren den neuen, unerwarteten Vorteil, daß im Zusammenhang mit diesem Regelvorgang eine Messung des Flächengewichts des Papiers vorgenommen werden kann.

Bei der Papierherstellung ist eine wichtige, die Qualität des fertigen Erzeugnisses angebende Größe des Gewicht des Papiers je Quadratmeter oder sein sogenanntes Flächengewicht, welches sich bei einer 'jeden Papiersorte innerhalb gewisser Toleranzgrenzen halten musg. Das Flächengewicht kann beispielsweise derart überwacht werden, daß man den fertigen Papierrollen Proben von gewisser Größe entnimmt und diese wiegt, wobei ferner der Feuchtigkeitsgehalt der Proben berücksichtig werden muß. Da man

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das Flächengewicht von fertigem Papier nicht nachträglich verändern kann, ist es erwünscht, das Gewicht schon im Verlauf der Herstellung mittels eines kontinuierlich an der Machine arbeitenden Messinstruments messen zu können. Man könnte dann unmittelbar die erforderlichen Korrektureinstellungen vornehmen, falls das Instrument anzeigt, daß das Flächengewicht aus dem Toleranzbereich herausgewandert ist. Zu diesem Zweck ist das sogenannte ß-Instrument ausgearbeitet worden, dessen Arbeitsprinzip darin besteht, daß man mißt, wieviel ß-Strahlung durch das Papier hindurch von einer Strahlungsquelle in den Detektor eintrifft. Dieser auf Intensitätsmessung der ß-Strahlung beruhende Flächengewichtsmesser hat einen bemerkenswerte η Mangel, der davon herrührt, daß ß-Strahlung von den Fasern im Papier und von Wasser in ungefähr gleicher Weise absorbiert wird. Man kann deshalb nicht mit Gewiß- · heit sagen, ob die vom ß-Instument anbezeigte Änderung des Flächengewichts von einer Änderung der Fasermenge im Papier oder aber von einer Änderung des Feuchtigkeitsgehalts hervorgerufen wurde. Indesse ist die Verfolgung der Änderung der Fasermenge im Papier das primäre Z-iel beim Messen des Flächengewichts; demnach ist es wünschenswert, die Flächengewichtsmessung unabhängig von Änderungen des Feuchtigkeitsgehalts ausführen zu können.

Ein Verfahren nach der Erfindung macht es möglich, in der Papiermaschine kontinuierlich die Veränderung des Flächengewichts zu verfolgen und diejenigen Einstelldaten für die Machine ausfindig zu machen, die dem herzustellenden Papier das gewünschte Flächengewicht erteilen, ohne daß Feuchtigkeitsveränderungen die Flächengewichtsmessung stören können.

Ein Vorteil im Vergleich mit dem ß-Instrument iet bei einen Flächengewichtsmesser nach der Erfindung der Umstand, daß der Einfluß von Änderung im Feuchtigkeitsgehalt des Papiers auf die Flächengewichtsanzeige gering ist, da die

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Änderungen der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit . bei einer gegebenen Papiersorte in der Hauptsache von Änderungen der Fasermenge herrühren.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schemaxischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der Zeichnung schickt die Lampe 2 durch die in Bewegung befindliche Papierbahn 1 hindurch einen Lichtstrahl, der die Photomultiplikatorröhre 3 trifft. Der

^ in der Multiplikatorröhre entstehende Anodenstrom wird dem Trennelement 4 zugeleitet, welches ihn in eine Gleich- ■ Stromkomponente und eine Wechselstromkomponente aufteilt. Die Gleichstromkomponente wird dem Regelelement 6 zugeleitet, welches die Anodenspannung der Mutiplikatorröhre 3 über eine Rückkopplung derart regelt, daß die Gleichstromkomponente der Multiplikatorröhre unabhängig von der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit des Papiers konstant bleibt. An das Regelelement 6 ist das Messinstrument 7 für die Anodenspannung der Multiplikatorröre angeschlossen, welches zugleich für eine gegebene Papiersorte die im Papier auftretenden Flächengewichtsänderungen anzeigt. Die Wechselstromkomponente wird vom Trennelement 4- dem

" Wechselstrominstrument 5 zugeleitet, welches seinerseits direkt die Papierwolkigkeit mißt, da die Gleichstromkomponente automatisch konstant gehalten wird.

Bei dieser Schaltung mißt der Papierwolkigkeitsmesser gleichzeitig sowohl die Ungleichmäßigkeit der Papierformation als auch das Flächengewicht des Papiers in kontinuierlicher Messung an der Maschine ("on line").

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben dargestellte Ausführungsform, sondern sie kann in manigfacher Weise abgeändert werde, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

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Claims

^s Patentansprüche

1 . Verfahren, zum Kessen, der Papierformation, unabhängig von der Opazität des Papiers "bei dem die Änderungen in der Lichtdurchlässigkeit des Papiers ausgenutzt werden, indem man durch die bewegte Papierbahn hindurch einen Lichtstrahl schickt, der nach Durchlaufen des Papiers auf ein lichtempfindliches Element trifft, wobei als Maß für die Ungleichmäßigkeit der Papierformation das Verhätnis der Wechselstromkomponente zur Gleichstromkomponente oder einer anderen damit vergleichbaren Größe benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Messung die Gleichstromkomponente konstant ™ hält, indem die Anodenspannung der als lichtempfindliches Element dienenden Photomultiplikatorröhre geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß man den Wert der geregelten Anodenspannung als Indikator für das Flächengewicht des Papiers benutzt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (2), mit der ein Lichtstrahl durch die bewegte, als Messobjekt vorliegende Papierbahn (1) hindurch in eine . λ Photomultiplikatorröhre (3) schickbar ist, ein Trennelement (4) zum Aufteilen des Anodenstroms von der Photomultiplikatorröhre in eine Gleichstromkomponente und eine Wechselstromkomponente, ein Wechselstrominstrument (5) zum Messen der Wechselstromkomponente, dessen Anzeige eine Angabe der Ungleichmäßigkeit der Papierformation ist, ein Regelelement (6), dem die Gleichstromkomponente zuführbar ist und welches die Anodenspannung der Photomultiplikatorröhre (3) derart regelt, daß die Gleichstromkomr ponente der Multiplikatorröhre unabhängig von den Schwankungen der durchschnittlichen Lichtdurchlässigkeit des zu messenden Papiers konstant bleibt, sowie durch ein Messinstrument (7) für die geregelte Anodenspannung, der Anzeige eine Angabe des Flächengewichts des Papiers ist.'

209811/0688 _{BAD 0R1G|NAL}

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