DE1058281B - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Mahlgrades in einer zur Herstellung von Papier oder Pappe geeigneten Faserstoff-suspension - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1058

AN MELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

kl. 421 13/04

INTERNAT. KL. G 01 11 18. JUNI 1958

27.MAI 1959
5. NOVEMBER 1959

STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFT

1 058 281 (F 25973 IX / 421)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Ermittlung des Mahlgrades in einer zur Herstellung von Papier oder Pappe geeigneten Faserstoffsuspension. Bei der Herstellung von Papierstoff werden die dabei verwendeten Faserstoffe je nach den gewünschten Eigenschaften des Papiers mehr oder weniger stark gemahlen, wobei man die wenig oder gar nicht gemahlenen Stoffe als »rösch« und die stark gemahlenen als »schmierig« bezeichnet. Der Zweck der Mahlgradermittlung liegt darin, den Mahlungszustand der Fasern, zahlenmäßig zu'bestimmen, also für die Begriffe »rösch« und »schmierig« Zahlenwerte anzugeben und die Zwischenstufen ebenfalls zahlenmäßig zu erfassen. Normalerweise wird der Mahlungszustand durch »Schopper-Riegler-Mahlgrade« angegeben. Die Mählgrade bilden dabei eine zwischen 0 und 100 liegende Zahlenreihe, bei der die wenig oder gar nicht gemahlenen Stoffe den niedrigen Zahlen und die stark gemahlenen Stoffe den hohen Zahlen zugeordnet sind.

Die bekannten Verfahren zur Ermittlung des Mahlgrades beruhen darauf, daß eine Stoffprobe (1000 cm³) mit bestimmtem Wasser- und Stoffanteil auf ein Sieb bestimmter Größe gegossen und die Wasserdurchlässigkeit der sich auf dem Sieb bildenden Faserstoffschicht durch Beobachtung der Abflußgeschwindigkeit festgestellt wird; in gleichen Zeiten läuft bei schmierigem Stoff weniger Wasser durch das Sieb als bei röschem Stoff. Bei der Betriebsüberwachung der Stoffaufbereitungsanlagen ist es in den neueren kontinuierlich arbeitenden Anlagen dringend erwünscht, Verfahren zu finden, die schneller das Ergebnis anzeigen, als dies bei einer Probeentnahme und der bisher üblichen Behandlung der Probe möglich-ist.

Der genannte Zweck wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Stofrstrom, wie er im Betriebe vorliegt, unmittelbar in einer Leitung über ein Sieb geführt wird, das einen mit einem Vakuummesser versehenen und mit Wasser gefüllten Meßraum abdeckt, ferner daß eine zur Bildung einer Stoffschicht auf dem Sieb ausreichende Wassermenge in abgemessener Zeit aus dem Stoffstrom in den Meßraum eingesaugt wird, worauf dann der vom Vakuummesser nach einem bestimmten und gegebenenfalls einstellbaren Zeitraum ,nach dem Beginn des Absaugens angezeigte Druck gemessen wird, der als Maß des Mahlgrades des Faserstoffes im Stoffstrom dient. -

Die Wirkungsweise der genannten Maßnahme läßt sich ani einfachsten durch die Beschreibung eines Beispiels für eine nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung erläutern, wie sie in Abb. 1 der Zeichnung dargestellt ist. Die Abbildung zeigt einen Meßraum a, der von einem Sieb b abgedeckt ist, über das der Stoffstrom c geleitet wird, für dessen Faseranteil der Mahlgrad ermittelt werden soll. Der Stoffstrom tritt aus Verfahren und Vorrichtung
zur Ermittlung des Mahlgrades
in einer zur Herstellung von Papier
oder Pappe geeigneten Faserstoffsuspension

Patentiert für:

Feldmühle
Papier- und Zellstoffwerke

Aktiengesellschaft,
Düsseldorf-Oberkassel

Dipl.-Ing. Dipl.-Phys. Hans Wolfgang Barnscheidt,

Düsseldorf,
ist als Erfinder genannt worden

einer Rohrleitung d durch einen Schlitz e in eine oben offene Rinne über, in der die Höhe des Stoffes durch eine hinter der Meßstelle befindliche Stauplatte / konstant gehalten wird. Der Meßraum ist mit einem Vakuummesserg· und mit zwei Rohranschlüssen versehen, die durch die Ventile h und i verschließbar sind. Findet keine Messung statt, so ist das an eine Frischwasserleitung angeschlossene Ventil h offen, so daß der Meßraum α und das Sieb b durch das Frischwasser saubergehalten bleiben. Zur Durchführung der Messung wird das Ventil h geschlossen und das Ventil i geöffnet, das den Meß räum α mit einem Raum k verbindet, in welchem etwa durch die Pumpe / ständig ein hohes Vakuum'aufrechterhalten wird. Das öffnen des Ventils i bewirkt also ein Absaugen des im Meß raum α befindlichen Wassers und einen entsprechenden Wasser-, durchflüß durch das Sieb b, wobei die in der Zeiteinheit aus dem Meßraum α entnommene Wassermenge durch die Größe der in die Verbindungsleitung zum Raum k eingebauten Düsen bestimmt wird. Die Anzeige am Vakuummesser g entspricht zunächst dem kleinen durch das Niveau des Stoffstroms c über der Meßstelle gegebenen Überdruck. Sobald sich aber auf dem Sieb der im Stoffstrom enthaltene Faserstoff ab-

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lagert, geht der Druck im Meßraum zurück, und zwar um so schneller, je schmieriger der Stoff ist. Registriert man also in einem bestimmten Zeitabstand nach dem öffnen des Ventils i den am Vakuummesser g angezeigten Unterdruck, so gibt dieser Unterdruck ein Maß für den Mahlgrad des Stoffes, wobei durch Vergleichsmessungen die Skala des Vakuummessers etwa nach der Gradeinteilung von Schopper-Rieg-1 e r geeicht werden kann. Ist die Ablesung bzw. Registrierung am \^akuummesser erfolgt, so wird zunächst das Ventil i geschlossen und danach das Ventil h geöffnet, wobei dann das hier zuströmende Frischwasser die Stoffschicht auf dem Sieb b wieder fortschwemmt und das Sieb reinigt, so daß nach kurzer Zeit eine neue Messung vorgenommen werden kann.

Aus dem in Abb. 1 dargestellten Beispiel ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Meßvorgang nur eine sehr kurze Zeit beansprucht, in den meisten Fällen wesentlich weniger als 30 Sekunden. Der angestrebte Vorteil, an einem im Betriebe gegebenen Stoffstrom in kürzester Zeit eine Angabe des Mahlgrades zu erhalten, ist also mit dem Verfahren ohne weiteres in einer sehr günstigen Form erreicht. Die wenigen bei der Messung durchzuführenden Maßnahmen lassen sich auch auf einfache Weise automatisieren, etwa durch Verwendung elektrisch zu betätigender Ventile und einer elektrisch auslösbaren Registriereinrichtung für den Augenblickswert des Vakuummessers g. Man kann also etwa so verfahren, daß das Schließen des Ventils h durch einen Knopfdruck ausgelöst wird und daß anschließend durch Zeitrelais zuerst das Ventil i geöffnet, dann nach einem weiteren" einstellbaren Zeitablauf der Stand des Vakuummessers registriert, anschließend das Ventil i geschlossen und das Ventil h geöffnet wird. Zweckmäßig wird auch noch beim öffnen des Ventils h eine zeitabhängige Sperrvorrichtung automatisch betätigt, die das Einschalten eines neuen Meßvorgangs für einen bestimmten Zeitraum verhindert, der ausreicht, um das Sieb durch den Spülwasserstrom restlos von der beim vorhergehenden Meßvorgang gebildeten Stoffschicht zu reinigen. Selbstverständlich kann das Verfahren auch vollautomatisch durchgeführt werden, so daß ohne j ede Betätigung von außen in Zeitabständen, also etwa alle 10 Minuten, eine Messung erfolgt. Man erreicht dadurch nicht nur einen genauen Überblick über die Wirkung der zur Stoffaufbereitung verwendeten Mahleinrichtungen, sondern hat auch den Vorteil einer wesentlichen Ersparnis an den Löhnen, die sonst für die Durchführung der üblichen Meßverfahren unter Probeentnahme aufzuwenden sind.

Wie schon erwähnt, gibt die in Abb. 1 dargestellte Vorrichtung nur ein Beispiel für eine Möglichkeit zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, das auch mit wesentlich abgeänderten Vorrichtungen sich verwirklichen läßt, etwa mit Vorrichtungen, wie sie in Abb. 2 und 3 dargestellt sind.

In Abb. 2 ist lediglich ein Ausschnitt aus einer Vorrichtung gezeigt, bei der das Absaugen des Wassers aus dem Meßraum α durch das Sieb b ebenfalls durch einen unter Vakuum stehenden Raum k erfolgt. Die beiden Absperrvorrichtungen h und i sind hier durch eine einzige Vorrichtung, nämlich durch den Dreiwegehahn n, ersetzt, der sich in der Zeichnung in der Stellung befindet, die er beim Meßvorgang einimmt, in der er also den Meßraum α mit dem Vakuumraum k verbindet. Die Düse m zur Regelung der Austrittsgeschwindigkeit des Wassers aus dem Meßraum α befindet sich hier zwischen dem Meßraum α und dem Hahn n. In das Verbindungsrohr zwischen dem Dreiwegehahn η und dem Vakuumbehälter k ist bei diesem Beispiel ein U-Rohr ο eingefügt, das ständig mit Wasser gefüllt bleibt. Bekanntlich ergibt sich bei der Verwendung von Düsen in der einfachen üblichen Ausfüh-. rung nur dann ein völlig gleichmäßiger Wasserdtirchfluß, wenn entweder der aus der Düse austretende Wasserstrahl nach der Düse völlig von Luft umschlossen ist wie beim Beispiel nach Abb. 1 oder völlig von Wasser umschlossen bleibt wie beim Beispiel nach.

ίο Abb. 2. Vorrichtungen, bei denen hinter der Düse zeitweise bzw. abwechselnd Wasser oder Luft vorhanden sein kann, sind also unzweckmäßig. Ist bei der Vorrichtung nach Abb. 2 die Messung beendet, also die Registrierung am Vakuummesser g in der· bereits, beschriebenen Weise erfolgt, so wird der Dreiwegehahn um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn verstellt; das von der Seite her zugeführte Frischwasser durchspült dann in den Zeiten zwischen zwei Messungen sowohl die Düse als auch das Sieb b und hält beide Einrichtungen sauber. Man kann gegebenenfalls den Dreiwegehahn η nach einer Messung auch trim 180° verstellen und erhält auf diese Weise nichit nur eine ständige Durchspülung des- Meß'raums a, sondern auch eine Durchspülung des U-Rohres σ, also die völlige Sicherheit, daß Luftansammfangen im Meßsystein nicht auftreten können.

In Abb. 3 ist schließlich· eine Vorrichtung: zur Durchführung des Verfahrens; nach der Erfindung.gezeigt, die keinen ständig; tinter hohem Vakuum gehaltenen Raum zum Absaugen des Wassers aus dem Meßraum benötigt. Der mit dem Druckmesser g und der Frisch-wasserzufü'hrtircg-Ä versehene Meßraum ο ist hier an seiner Unterseite mit einer Membran p verschlossen, die durch eine Spindel q von einem Motor r zwischen ihren Endlagen hin und her bewegbar ist. Die Messung kann hier so durchgeführt werden, daß zu Beginn der Motor r eingeschaltet wird, der die Saugbewegung der Membran veranlaßt. Von der Spindelbewegung können dann unmittelbar die weiteren nötigen Schaltvorgänge abgeleitet werden, beispielsweise durch elektrische Kontaktgabe. Bei ihrem Abwärtslauf betätigt dann die Spindel zunächst den Kontakt s, der das Schließen des Frischwasserventils h bewirkt. Nach einem bestimmten Spindelweg, bei gleichmäßigem Antrieb also nach einer genau einstellbaren Zeit, tritt dann der Kontakt t in Tätigkeit, der die Registrierung des Augenblickswertes des Vakuummessers g veranlaßt, und kurze Zeit später wird der Kontakt u'ausgelöst, der Motor r auf Rückwärtslauf umschaltet, bis er durch einen Endschalter, etwa in der dargestellten Membranstellung, wieder angehalten wird. Auf diesem Rückwege wird auch der Kontakt .v wieder in Tätigkeit gesetzt, der jetzt das Spülventil h öffnet. Die beiden Kontakte t und u sind der Höhe nach verschiebbar, etwa durch eine Spindel w; der Zeitpunkt der Ablesung des Vakuummessers q kann also auf den jeweils nötigen Wert genau eingestellt werden. Bei dieser Anordnung ist die bei der Messung dem Meßraum α entnommene Wassermenge zwangläufig gegeben und jedenfalls unabhängig von der Druckdifferenz zwischen dem Stoffstrom c und einem vorgegebenen Vakuum k. Die Messung braucht hier also nicht in einer offenen Rinne zu erfolgen, sondern kann an jedem Stoffleitungsrohr vorgenommen werden. Der Einfluß des jeweiligen Druckes in diesem Stoffleitungsrohr läßt sich bei dieser Anordnung dadurch ausschalten, daß der Vakuummesser g nicht den absoluten Druck im Meßraum α anzeigt, sondern die Druckdifferenz zwischen dem Meßraum α und dem Raum im Stoffleitungsrohr d.

. Allgemein ist zu jeder Ausführungsform des Verfahrens zu bemerken, daß die gemessenen Werte noch von anderen Faktoren abhängig sind als vom Mahlgrad, nämlich von der Stoffdichte und von der Temperatur der Stoffsuspension. Man kann im allgemeinen damit rearmen, daß indem Stoff strom, zu; dessen Untersuchung die Anlage bestimmt ist, also etwa auf dem Wege von einer Mahlanlage zu einer Vorratsbütte, sowohl die Stoffdichte als auch die Wassertemperatur in so engen Grenzen konstant bleiben, daß das Meßergebnis¹ in seiner Genauigkeit völlig zur Prüfung der jeweiligen Wirkung der Mahlanlage ausreicht. Die Erfindung betrifft aber auch Mittel, mit denen der Einfluß der jeweiligen Stoffdichte bzw. der Temperatur auf das Ergebnis ausschaltbar ist. Verändert sich die Stoffdichte im Stoffstrom in Richtung auf eine höhere Dichte hin, so bildet sich beim Abzug einer bestimmten Wassermenge aus dem Meßraum α die Stoffschicht auf dem Sieb b auch bei konstantem Mahlgrad entsprechend schneller. Der Vakuummesser g würde also bei normaler Arbeitsweise einen zu hohen Wert für den Mahlgrad anzeigen. Dies läßt sich aber in einfachster Weise dadurch verhindern, daß bei höherer Stoffdichte als der normalen Stoffdichte die Zeit zwischen dem Absaugebeginn und der Druckregistrierung entsprechend verkürzt wird bzw. bei verringerter Stoffdichte entsprechend verlängert wird. Die Einstellung der jeweils nötigen Zeit kann bei dem .Beispiel nach Abb. 1 durch entsprechende Verstellung der Zeitrelais und bei einer Vorrichtung nach Abb. 3 durch entsprechende Verstellung der Spindel ν vorgenommen werden. Es ist selbstverständlich auch ohne weiteres möglich, diese Verstellung automatisch vorzunehmen, indem im Stoffstrom ein Meßgerät für die jeweilige Stoffdichte, etwa ein optisches Meßgerät, eingebaut wird, dessen Meßergebnis automatisch die Verstellung der Meßzeit so veranlaßt, daß am Vakuummesser j der jeweils gültige Schopper-Riegler-Mahlgrad oder auch ein Mahlgrad nach anderen Normen registrierbar ist.

Was eben für die Berücksichtigung der Stoffdichte ausgeführt wurde, gilt entsprechend auch für die Berücksichtigung der Temperatur im Stoffstrom. Bei steigender Temperatur nimmt die Wasserdurchlässigkeit einer gegebenen Stoffschicht zu. Ein Temperaturausgleich kann also auch durch eine entsprechende Verlängerung der Meßzeit bei steigender Temperatur vorgenommen werden, entweder von Hand, da sich die Änderungen in der Praxis nur in großen Zeitabschnitten ergeben, oder auch automatisch mit solchen Mitteln, wie sie den für- die automatische Stoffdichtekorrektur angegebenen Mitteln entsprechen.

Ein anderer Weg für die Berücksichtigung der jeweiligen Stoffdichte und jeweiligen Temperatur ist auch dadurch gegeben, daß man aus einer Stoffleitung-einen Teilstrom abzweigt und diesen Teilstrom der Messung unterwirft. In genügender Entfernung vor der Meßstelle wird dann eine Wasserzufuhr mit einer bekannten Mischeinrichtung eingebaut, in der von Hand oder automatisch eine Verdünnung auf eine bestimmte konstante Stoff dichte vorgenommen wird. Gleichzeitig kann durch Einbau von abwechselnd benutzbaren Kühl- und Heizeinrichtungen, die sowohl im Stoffstrom als auch in der Zuleitung des Zugabewassers liegen können, die Temperatur an der Meßstelle konstant gehalten werden. Auch auf diese Weise läßt sich mit verhältnismäßig einfachen Mitteln ein absolut gültiger Meßwert mit dem Vakuummessergerzielen. In der Praxis werden aber diese Korrekturen selten erforderlich sein, da in den meisten Anwendungsfällen Temperatur und Stoffdichte nur in so engen Grenzen schwanken, daß die Wirkung der Mahlanlage eindeutig auch ohne Anwendung der geschilderten Korrektur in technisch ausreichendem Maße kontrolliert werden kann.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung des Mahlgrades in einer zur Herstellung von Papier oder Pappe geeigneten Faserstoffsuspension, bei dem diese Ermittlung ohne Probeentnahme in einem im Betriebe gegebenen Stoffstrom erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff strom in einer Leitung über ein Sieb geführt wird, das einen mit einem Vakuummesser versehenen und mit Wasser gefüllten Meß raum abdeckt, ferner dadurch, daß innerhalb einer abgemessenen Zeit eine zur Bildung einer Stoff schicht auf dem Sieb ausreichende Wassermenge aus dem Stoffstrom in den Meßraum eingesaugt wird, worauf dann der vom Vakuummesser nach einem bestimmten und gegebenenfalls einstellbaren Zeitraum nach Beginn des Absaugens der Druck im Meßraum gemessen wird, der als Maß des .Mahlgrades des Faserstoffes im Stoffstrom dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitraum für die Registrierung des Augenblickswertes des Vakuummessers in Abhängigkeit von der jeweiligen Stoffdichte und/oder der jeweiligen Temperatur im Stoffstrom so eingestellt wird, daß dadurch der Einfluß der Stoffdichte bzw. der Temperatur auf das Meßergebnis' ausgeschaltet wird. ^: .

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb in der Zeit zwischen zwei Messungen von einem in den Meßraum eingeleiteten Frischwasserstrom zur Auflösung der Stoffschicht durchspült wird, die sich bei einer Messung auf dem Sieb bildete.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit der Abänderung, daß zur Durchführung der Messung an einem durch eine geschlossene Rohrleitung geförderten Stoffstrom an Stelle des Vakuummessers ein D.ifferenzdruckmesser für die Druckdifferenz zwischen der Rohrleitung und dem Meßkasten verwendet wird.

5. Vorrichtung zur halbautomatischen Durchführung des Verfahrens nach einem der Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, die einen mit einem Sieb abgedeckten Meß raum, eine schaltbare Vorrichtung zur Wasserentnahme aus dem Meßraum, eine schaltbare Vorrichtung zur Siebspülung und einen an den Meßraum angeschlossenen Vakuummesser oder Differenzdruckmesser mit einer schailtbareti Vorrichtung zur Registrierung des Augenblickswertes der genannten Messer umfaßt, dadurch gekennzeichnet, 'daß die genannten schaltbaren Vorrichtungen mit elektrischen Steuerorganen versehen sind, die mit einstellbaren Zeitrelais untereinander verbunden sind, wobei lediglich die erste den Meß Vorgang einleitende Schaltung willkürlich zu einer beliebigen Zeit betätigbar ist und alle folgenden Schaltungen der Reihe nach durch die Zeitrelais ausgelöst werden, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein zusätzliches Zeitrelais enthält, das so geschaltet und eingestellt ist, daß es das Einschalten eines weiteren Meßvorganges in der Zeit verhindert, in der das Sieb durch

den Spülwasserstrom noch nicht wieder restlos von der anhaftenden Stoff schicht gereinigt ist.

6. Abgeänderte Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Durchführung einer Reihe vollautomatischer Messungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie an

Stelle des Zeitrelais zur Sperrung eines erneuten. Einschaltens vor vollendeter Siebreinigung ein Zeitrelais enthält, mit dem nach der ersten Messung fortlaufend weitere Messungen jeweils nach bestimmtem Zeitabstand eingeschaltet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen