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Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Prüfen des Mahlgrades
von Papierstoff Zur Verfolgung der Mahlung von Papierstoff in Holländern oder sonstigen
Mahlgeräten und zur Charakterisierung des Mahlungszustandes steht bis heute als
Anzeige-Meßmethode hauptsächlich die Mahlgradbestimmung nach Schopper-Riegler zur
Verfügung. Bei dieser Mahlgradbestimmung wird analytisch die Entwässerbarkeit einer
Faseraufschwemmung in Abhängigkeit von der Konsistenz und Menge bestimmt. Hierzu
wird ohne Einwirkung von Druck oder Vakuum ein Faservlies gebildet, indem man die
Faserstoffsuspension in einen Behälter mit Siebboden bringt, und die Filtriergeschwindigkeit
der freiwillig unter Atmosphärendruck ablaufenden Flüssigkeit wird gemessen. Das
bei der Bildung des Faserstoffvlieses auf dem Sieb durch dieses abfließende Wasser
gelangt in einen Trichter, aus dem es durch zwei Öffnungen ausfließen kann, und
zwar durch ein enges Loch in der Trichterspitze und durch einen seitlichen Ausfluß.
Wenn nur wenig Wasser in der Zeiteinheit in den Trichter gelangt, wenn also die
Filtriergeschwindigkeit gering ist, kann alles Wasser durch die Trichterspitze ablaufen.
Läuft jedoch das Wasser bei hoher Filtriergeschwindigkeit schneller in den Trichter
als es durch die Trichterspitze ablaufen kann, dann fließt das überschüssige Wasser
durch den seitlichen Ausfluß ab. Seine Menge je Zeiteinheit gibt also indirekt ein
Maß für die Filtriergeschwindigkeit. Je länger nun der Stoff gemahlen wird und je
feiner er dementsprechend ist, desto langsamer entwässert er und desto weniger Wasser
fließt also seitlich aus dem Trichter aus, und umgekehrt. Aus dem seitlich ausfließenden
Anteil des Wasservolumens kann also der Mahlgrad des Papierstoffes in einfacher
Weise ermittelt werden. Solche Messungen erfordern jedoch die laufende Entnahme
einzelner Proben aus den Mahlgeräten.
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Es sind zwar auch Geräte zur fortlaufenden Messung des Mahlungsgrades
bekannt. Bei ihnen wird aber ein Filter in die Stoffsuspension eingetaucht, was
die Geräte selbst und ihre Arbeitsweise kompliziert macht und zudem die Übertragung
der Meßergebnisse auf selbsttätige Anzeige- oder Registriergeräte erschwert.
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Durch die Erfindung gelingt es nun, diese Schwierigkeiten zu überwinden
und in einfacher Weise den Mahlungsgrad von Papierstoff und ähnlichen Faserstoffsuspensionen
kontinuierlich zu ermitteln und zur Anzeige und/oder Registrierung zu bringen. Hierzu
bedient sich die Erfindung der bekannten Bestimmung der Entwässerbarkeit von Faserstoffaufschwemmungen
in Abhängigkeit von der Dichte und Menge. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht
darin, daß eine Vielzahl von mit Siebboden versehenen Meßzellen durch eine gemeinsame
Zuleitung, an der sie im Kreis-
lauf vorbeigeführt werden, nacheinander mit der zu
messenden Faserstoffaufschlämmung und gegebenenfalls durch eine weitere Leitung
mit Zusatzwasser gefüllt werden, worauf jeweils das in der Aufschlämmung enthaltene
Wasser durch den Siebboden jeder Meßzelle abläuft und in Abhängigkeit von der Zeit
gemessen wird, und daß die so indirekt gemessene Entwässerbarkeit der Faserstoffaufschlämmung
durch ein auf den entsprechenden Mahlungsgrad geeichtes Meßgerät laufend angezeigt
oder aufgezeichnet wird.
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Das Gerät kann in den Hauptstoffstrom des Betriebes oder in einen
von diesen abgezweigten Teilstrom eingeschaltet werden. Bringt man es in den Hauptstoffstrom,
so müssen nur Zu- und Ableitung entsprechend dimensioniert werden. Da die einzelnen
Meßzellen sowieso bis zum Überlauf gefüllt werden, fließt die überschüssige Menge
der Stoffsuspension einfach ab. Doch ist es meist überflüssig und daher unzweckmäßig,
das Gerät in den Hauptstoffstrom einzubauen und demgemäß einzelne seiner Teile entsprechend
groß dimensionieren zu müssen. Meist wird man es daher in einen vom Hauptstoffstrom
abgezweigten Teilstrom einbringen.
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Da die einzelnen Meßzellen des Gerätes bis zum Überlauf gefüllt werden,
fließt ein Teil der durch das Gerät gehenden Stoffsuspension gleich wieder ab, ohne
zur Messung beizutragen. Die der Messung zuzuführende Wassermenge kann grundsätzlich
auf zwei verschiedene Weisen abgenommen werden.
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So kann das aus jeder Meßzelle ablaufende Wasser für sich der Messung
zugeführt werden. Diese erfolgt dann zweckmäßig in an sich bekannter Weise dadurch,
daß durch eine enge Abflußöffnung eines Auffangtrichters
je Zeiteinheit
eine einem bestimmten hohen Mahlgrad entsprechende Mindestmenge Wasser ablaufen
kann, während die darüber hinaus je Zeiteinheit durch das Sieb gehende Wassermenge,
die durch einen Überlauf schnell abfließt, gemessen wird. Diese Messung wird sodann
auf eine nach dem Mahlungsgrad des Papierstoffes geeichte Anzeige- und/oder Registriervorrichtung
übertragen.
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Man kann aber auch die aus mehreren oder allen jeweils tätigen Meßzellen
abfließende - Wassermenge gesammelt der Messung zuführen, die zweckmäßig nach dem
Durchflußverfahren in Abhängigkeit von der Zeit erfolgt.
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Das Gerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
in verschiedener Weise konstruiert sein. So können die Meßzellen auf einer horizontal
umlaufenden Drehscheibe oder auch auf einem vertikal umlaufenden Transportband angebracht
sein.
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Sie können runden oder eckigen Horizontalschnitt aufweisen, können
- vor allem bei passender eckiger Form - dicht aneinander stehen oder auch in Abständen
angeordnet sein.
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Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden die Siebböden
der Meßzellen vor der Füllung jeder Meßzelle einzeln abgedeckt und nach der Füllung
freigegeben. Vorzugsweise erfolgt dies mit Abdeckkonussen, die durch Zugfedern von
ihrem Sitz gehoben und zur Abdeckung der 5 iebböden während der Füllung der Meßzellen
durch eine Steuervorrichtung automatisch auf die 5 iebböden gedrückt werden.
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Nach dem Abfluß des Filtrats werden die Meßzellen zur Beseitigung
des Siebrückstandes jeweils mit Wasser ausgespült, bevor sie automatisch wieder
abgedeckt werden. Nach erneuter Füllung werden sie dann jeweils wieder freigegeben.
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Die Faserstoffsuspension, die zur Messung gelangt, kann vorher in
der bei Mahlungsgradbestimmungen bekannten Weise in einem bestimmten Verhältnis
mit Wasser verdünnt werden.
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Die Zeichnungen zeigen beispielsweise schematische Ausführungsformen
zur Durchführung des kontinuierlichen Mahlgradmeßverfahrens, und zwar zeigt Abb.
1 einen Längsschnitt durch einen Mahlgradprüfer der Erfindung, Abb. 2 einen Ouerschnitt
A-A der Abb. 1, Abb. 3 eine Gesamtseitenansicht, Abb. 4 eine Abwicklung der Meßzellen
gemäß Abb. 2, Abb. 4a eine weitere Ausführung der Meßvorrichtung zu Abb. 4; Abb.
5 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform mit einem drehbaren Meßzellensystem
im Schnitt 17 der Abb. 6, Abb. 6 einen Querschnitt B-B der Abb. 5, Abb. 7 einen
Querschnitt B-B der Abb. 5 in einer weiteren Ausführungsform, Abb. 8 eine Teilansicht
der Abb. 5 von C aus, Abb. 9 eine Abwicklung der Meßzellen gemäß Abb. 6 oder 7,
Abb. 10 einen Teillängsschnitt in vergröMertem Meßsieb der Ausführungsform nach
Abb. 5.
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Wie Abb. 1, 3 und 5 zeigen, sind innerhalb eines vornehmlich zylindrischen
geschlossenen Gehäuses 1, das am oberen Außenumfang mit einem Einlaß 2 und einem
unteren zentralen Auslaß 3 ausgestattet ist, an einer in der Nilitte gelegenen Drehachse4
über den Umfang verteilte Meßzellen s angesetzt. Die Drehachse4 kann am Boden 6
des Gehäuses 1, beispielsweise in Höhe des Auslasses 3, in einem Lagerkreuz 7 drehbar
gelagert sein, durchgreift oben den Deckel 8
des Gehäuses und wird über ein Getriebe
9 beispielsweise von einem Elektromotor 10 mit gleichbleibender, aber sehr langsamer
Drehzahl angetrieben. Dieser Antrieb der Achse 4 kann mit einstellbarer oder gleichbleibender
Drehzahl erfolgen.
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Die Meßzellen besitzen zweckmäßig jeweils eine etwa bis zur Unterkante
des Einlasses 2 sich erstrekkende Außenwand 11 und bei entsprechenden Zwischenverbindungen
eine kurzgehaltene Innenwand 12. Der Boden 13 jeder Meßzelle 5 ist mit einem Siebgewebe
14 versehen, das zweckmäßig auswechselbar ist. Die Meßzellen 5 können im Querschnitt
von an sich beliebiger Form sein. Diese Meßzellen können mit Armen 15 und 16 an
der Drehachse 4 befestigt sein.
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In jeder Meßzelle 5 befindet sich ein Abschlußkonus 17, der an einer
Spindel 18 befestigt ist und mittels Federn 19 oder Gewichten oder in sonstiger
beliebiger Weise in der Öffnungsstellung in einem gleichbleibenden Abstand vom Siebboden
13, 14 gehalten wird und über die Spindel 18 durch eine Steuervorrichtung, z. B.
eine ortsfeste Steuerschiene 20, mit schräg nach unten gerichteter Führung zum Abschluß
der mit dem Sieb 14 ausgelegten Öffnung auf den Boden 13 aufgedrückt werden kann.
Beispielsweise kann die Spindel 18 mit einer Rolle 18 a auf der Unterseite der Steuerschiene
20 entlang gleiten.
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Die Größe der Meßzellen 5 richtet sich nach der Menge des zu messenden
Stoffes und kann beispielsweise einen Inhalt von 1000, 2000 bis 5000 ccm oder noch
darüber oder darunter haben. Eine stets gleichbleibende Füllung wird durch die Höhe
der inneren Abschlußwand 12 jeder Zelle gewährleistet. Der bei 2 eintretende Stoff
läuft nämlich nach Füllung der Meßzelle über den Randl2a der Wand 12 hinweg zum
Auslaß 3.
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An bestimmten Stellen des Gehäuses 1 unterhalb der Meßzellen 5 sind
ortsfeste Brausen 21 oder sonstige geeignete Spritzvorrichtungen vorgesehen, welche
über ein Rohr 22 mit einem Spülwasserzulaufrohr 23 verbunden sind. Mit diesen Spritzvorrichtungen
werden nach den Messungen die Faservliese aus den Meßzellen 5 durch den Auslaß 3
hinausgeschwemmt.
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Unter Umständen kann auch ein Wasserzugabekasten an den Siebboden
14 von unten angedrückt werden, oder der Siebboden wird hochklappbar ausgeführt,
damit das Vlies nach unten durch einen gesonderten Ablauf hinausgespült werden kann
(nicht gezeichnet).
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Unter den Meßzellen 5 befinden sich an bestimmten Stellen des Gehäuses
1 ortsfeste Auffangtrichter und Meßgeräte, die das Filtrat zur Messung des Mahlgrades
aufnehmen. An sich kann die Mahlgradbestimmung in beliebiger Weise erfolgen.
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Die Durchführung der kontinuierlichen Mahlgradermittlung erfolgt
nach den Abb. 1 und 2 derart, daß die Menge des aus den Meßbechern 5 je Zeiteinheit
ablaufenden Filtrats fortlaufend in einer gemeinsamen ortsfesten Meßeinrichtung
26 gemessen wird, welcher das Filtrat über einen Auffangtrichter 25 zufließt. Die
Meßzellen 5 bilden zu diesem Zweck einen in sich geschlossenen Kranz. Die Abwicklung
des äußeren Zellenradumfanges in Abb. 4 zeigt die Anordnung und den Verlauf des
Meßvorganges während einer Umdrehung. Bevor eine Meßzelle durch die Drehung des
Zellenrades mit ihrem oberen Einlauf 11 a in den Bereich des Einlaufstutzens 2 gelangt,
wird durch Wasserzugabe von unten, z. B. durch eine starke Brause 21, das Faservlies
der vorangegangenen Füllung bei noch hochgehobenem Abschlußkonus 17 aus der Zelle
5 a berausgeschwemmt. Bei der nächsten
Zelle 5 b beginnt sich unter
Einwirkung der Steuerschiene 20 der Abschlußkonus 17 langsam zu schließen, und bei
der Zelle 5 c ist der Abschlußkonus 17 bereits auf den Siebboden 14 aufgesetzt,
d. h., das Sieb 14 der Zelle 5 c ist nach unten abgeschlossen. In der nächsten Stellung,
d. h. in der Stellung der Zelle 5d erfolgt der Zufluß des zu messenden Stoffes durch
den Meßstutzen 2. Die Zelle 5 e und folgende sind schon vollständig bis zum Uberlauf
12 a der Innenwand 12 gefüllt. Nunmehr beginnt der Meßvorgang, d. h., der Siebboden
14 wird freigelegt, und das Filtrat beginnt aus der sich öffnenden Zelle 5 e und
den einander langsam folgenden Meßzellen5/ und 5m fortlaufend in den Auffangtrichter
25 und von hier in die Meßvorrichtung 26 abzufließen.
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Diese Durchflußmessung kann z. B. durch Wiegen oder volumetrisch
durch Messen mittels geeigneter Wassermesser erfolgen oder auch durch Wasserräder,
Woltmannflügel, Rotamesser, Kippwaagen, D anaide oder durch Verbindung von Wiegen
und Messen durch an Waagebalken aufgehängte Durchlaufgefäße, die bei einer bestimmten
Durchlaufmenge einen entsprechenden Ausschlag geben, der auf einer SR-Grade (Schopper-Riegler)
geeichten Skala sichtbar gemacht oder registriert wird. Eine solche Meßvorrichtung
ist in Abb. 1 und 4 dargestellt. Hier ist der Meßtrichter 26 bei 27 an einem bei
28 drehbar aufgesetzten Waagebalken 29 angelenkt. Der Abfluß 30 ist gegenüber dem
Zufluß 31 enger gehalten, und entsprechend der Stauhöhe ergibt sich ein Ausschlag
des Waagebalkens 29, der auf der Skala 32, der die Mahlgrade anzeigt, abgelesen
werden kann. Ein Gewicht 33 sorgt für Einstellung der Normallage. Die Skala 32 kann,
wie Abb. 1 zeigt, in der Gehäusewand 1 eingelassen sein. Das abgelaufene Filtrat
läuft über den schrägen Boden 6 des Gehäuses 1 zum Ablaßstutzen 24 für das Filtrat,
aus dem unter Umständen auch die Vliese ausgespült werden können. Abb. 4a zeigt
den Anschluß eines an sich bekannten Rotamessers an den Auffangtrichter 25.
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Nach einer weiteren Ausführungsform besteht auch die Möglichkeit,
eine verminderte Zahl von Meßzellen vorzusehen und diesen Meßzellen eine entsprechende
Anzahl ortsfester Meßbecher zuzuordnen. Hierbei ist dann die Anordnung so getroffen,
daß eine, zwei, drei oder vier Meßzellen jeweils für sich gemessen und registriert
werden, genau wie bei einer Einzelmessung mit dem Schopper-Riegler-Gerät. Bei zwei,
drei oder vier Meßzellen sind beispielsweise zwei Meßbecherpaare für das langsam
und für das schnell ablaufende Filtrat vorgesehen. Abb. 8 zeigt ein solches Meßbecherpaar,
von denen der Meßbecher 35 das langsam ablaufende Filtrat aufweist. Der Meßbecher
36 ist für das schnell ablaufende Filtrat bestimmt und mit einem Flüssigkeitsstandanzeiger
37 verbunden, in dem die Spiegelhöhe und damit der Mahlungsgrad mit einem Schwimmer
38 an einer Skala 39 angezeigt wird.
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Die Messung des Filtrates erfolgt hier somit vornehmlich nach einer
Meßmethode entsprechend dem Mahlgradprüfer nach Schopper-Riegler. Das langsam ablaufende
Filtrat fließt von einem Auffangtrichter40 durch den Rohrstutzen 41 mit verengtem
Querschnitt in den Meßbecher 35 und das schnell ablaufende Filtrat durch das Rohr
42 mit größerem Querschnitt in den U-förmigen Meßbecher 36/37. Über den Auslauföffnungen
43 und 44 zum Stutzen 41 und Rohr 42 befindet sich eine Deckhaube 45 zur Verhinderung
eines direkten Einlaufes in die Rohre 41 und 42. In Abb. 5 ist nur ein einziger
Meßbecher 36 im Schnitt dargestellt. In Abb. 10 ist ein Meßbecher 35 z
im Schnitt
gezeigt und dahinter das Schwimmerrohr 37a des zweiten Meßbechers teilweise in Ansicht
zu sehen.
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Jedes Meßbecherpaar besitzt ein Bodenventil bzw. eine Bodenklappe
46, die über einen bei 47 angelenkten und mit einem Gewicht 48 versehenen Hebel
50 nach jeder Messung bei der fortlaufenden Drehung des Zellenrades z. B. mit einer
sich mitdrehenden, eine Kurven1 aufweisenden Steuerschiene geöffnet wird, um das
Filtrat der vorangegangenen Messung z. B. aus dem Ablaßstutzen24 des Gehäuses 1
zu entfernen.
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Damit von den Meßzellen 5 das Filtrat jeweils in das zugehörige Meßbecherpaar
abfließen kann, sind zwei entgegengesetzt geneigte Leitbleche 53 a (Abb. 5 und 10)
und 53b (Abb. 5), z. B. an dem Boden 13 der Meßzellen, angesetzt, über die das Filtrat
von dem Trichter 40 oder einer Rinne in die beiden den Meßbecherpaaren zugeteilten
Ablauftrichter 54 a, 54 b (Abb. 10) gelangen kann.
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Bei den Meßvorrichtungen nach Abb. 8 kann nach der erfolgten Messung
in gleicher Weise, wie in Abb. 5 und 10 dargestellt, das Faservlies aus den Meßbechern
35 und 36 entfernt werden.
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Wie die Abb. 6 zeigt, sind für die Messung des Mahlgrades jeder Meßzellenfüllung
z. B. vier Meßzellen 5T bis 5IV vorgesehen. Diese können von an sich beliebiger
Form sein und besitzen nach Abb. 6 Trapezform. Wie Abb. 7 zeigt, können diese Meßzellen
auch rund ausgeführt werden. Je nach der Umdrehungszahl kann man zwei, drei oder
vier Meßzellen vorsehen. Bei zwei Meßzellen sieht man zweckmäßig auch zwei ortsfeste
Meßbecherpaare vor, und diese Zahl der Meßvorrichtungen kann auch bei drei oder
vier Meßzellen Anwendung finden. Bei einer Meßzelle genügt ein Meßbecherpaar 35
und 36/37.
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Die Abb. 9 zeigt eine Abwicklung der Meßzellen 51 bis 5tV mit den
beiden an den Trichter 40 angeschlossenen Auffangtrichtern 54 a und 54 b und den
unter jedem Auffangtrichter vorgesehenen Meßbecherpaaren 35 a und 35 b, wobei jeder
Auffangtrichter nach Abb. 8 die verengten Stutzen 41 a und 41 b zur Ableitung für
das langsam auslaufende Filtrat in die Meßbecher 35 a und 35 b und die Ablaufrohre
42a und 42b zur Ableitung des schnell ablaufenden Filtrats in die U-förmigen Meßbecher
36 a/37 a und 36 b/37 b aufweisen.
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Aus dem Einlauftrichter 54 a fließen die Filtrate in die Meßbecher
35 a und 36 a/37 a und aus dem Trichter 54 b in die Meßbecher 35 bund 36 b/37 b.
Diese Trichter 54 a und 54b zeigt die Abb. 10 im Querschnitt und Teilansicht. Mit
Hilfe der an dem Drehgehäuse abwechselnd nach links und rechts geneigten Leitbleche
53 a und 53b wird erreicht, daß die Filtrate abwechselnd über die Trichter 54a und
54b in die beiden Meßbecherpaare gelangen.
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Die erste Meßzelle 51 befindet sich in der Spülstellung. Im Anschluß
hieran wird mit der Steuerschiene 20 über die Rolle 18 a und Spindel 18 der Abschlußkonus
17 auf den Siebboden 14 aufgedrückt, und die Meßzelle 511 kann vom Einlauf 2 aus
mit dem Papierstoff gefüllt werden. Aus der Meßzelle 5Ill gelangt das Filtrat gerade
in den Trichter 54a und kann in die hier angeschlossenen Meßbecher 35 a und 36 a/37
a zur Feststellung des Mahlungsgrades in der Skala 39 a gemessen werden. Die Meßzelle
51V läßt das Filtrat gerade in den Meßtrichter 54 b und in die Meßbecher 35b und
36 b/37 b ab, oder es kann auch eine umgekehrte Anordnung getroffen werden. Nach
jeder Messung wird in der Stellung der Meßzelle 5' das Vlies wieder ausgespült,
und der Vorgang vollzieht sich von neuem. Außerdem wird in der vorbeschriebenen
Weise
das Filtrat aus den Meßbecherpaaren 35 a und 36 a/ 37 b sowie
35 b und 36 b/37 b abgelassen.
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Die kontinuierliche Messung des Mahlungsgrades kann bei beiden Ausführungsformen
sowohl im Hauptstrom als auch im Nebenstrom des Papierstofffiusses erfolgen.
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Die Meßeinrichtungen, so z. B. die Schwimmer oder die Waagebalken,
können in an sich bekannter Weise mit elektrischen Anzeige- und Registriergeräten
verbunden werden, um fortlaufend den Mahlungsgrad des aus den Mablvorrichtungen
entnommenen Stoffes aufzuzeichnen.
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PTENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur kontinuierlichen Ermittlung des
Mahlungsgrades von Papierstoff unter Verwendung der für Einzelmessungen bekannten
Bestimmung der Entwässerbarkeit von Faserstoffaufschwemmungen in Abhängigkeit von
der Dichte und der Menge, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von mit Siebböden
versehenen Meßzellen durch eine gemeinsame Zuleitung, an der sie im Kreislauf vorbeigeführt
werden, nacheinander mit der zu nennenden Faserstoffaufschwemmung und gegebenenfalls
durch eine weitere Leitung mit Zusalzwasser gefüllt werden, worauf jeweils das in
der Aufschwemmung enthaltene Wasser durch den Siebboden jeder Meßzelle abläuft und
in Abhångigkeit von der Zeit gemessen wird, und daß die so indirekt gemessene Entwässerbarkeit
der Faserstoffaufschwemmung durch ein auf den entsprechenden Mahlungsgrad geeichtes
Meßgerät laufend angezeigt und/oder aufgezeichnet wird.