-
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Anordnung für
eine Papiermaschine, die Prozesselemente aufweist, und die Anordnung
umfasst einen Messbalken.
-
Die Erfindung bezieht sich weiterhin
auf einen Blaskasten, der zwischen Trockenzylindern in einer Trocknungseinheit
einer Papiermaschine angeordnet werden kann, um Luft durch zumindest
einen im Blaskasten angeordneten Blasluftkanal zum Führen einer
beweglichen Papierbahn und/oder zum Fördern der Trocknung zu blasen.
-
Bei Papierherstellung werden Qualitätseigenschaften,
wie Feuchtigkeit, Dicke und Flächengewicht,
von Papier gemessen, während
sich die herzustellende Papierbahn in der Papiermaschine bewegt. Am
häufigsten
werden Papierqualitätseigenschaften mit
Messvorrichtungen gemessen, in denen Messsensoren in Messschlitten
angeordnet sind, die sich in Querrichtung der Papierbahn über ihre
gesamte Breite hin und her bewegen. Da sich die Papierbahn ständig vorwärts bewegt,
bildet die Messlinie der Sensoren eine 'Zickzacklinie', weshalb es schwierig ist, zwischen
Papiereigenschaften in CD-, d. h. Querrichtung und Papiereigenschaften
in MD-, d. n. Maschinenrichtung zu unterscheiden. Zudem setzt die Gestaltung
eines Papierquerprofils aufgrund der gemessenen Eigenschaften zahlreiche
Rechnungen voraus. Darüber
hinaus ist die Gestaltung des Bahnquerprofils relativ langsam, weil
es typisch mehrere Dutzende von Sekunden dauert, ehe die Messvorrichtung
einmal über
die Breite der gesamten Papierbahn traversiert hat. Eine solche
Messvorrichtung, die sich in Papierquerrichtung hin und her bewegt, d.h.
eine traversierende Messvorrichtung, wird zum Beispiel in
WO
99/44015 beschrieben. Es ist auch bekannt, dass das gesamte
Querprofil der Papierbahn anhand von Messvorrichtungen gemessen wird,
wobei mehrere Messsensoren stationär über die gesamte Breite der
Papierbahn angeordnet werden, um gleichzeitig dieselbe Eigenschaft
von parallelen Papierbahnabschnitten zu messen. Mit einer solchen
Messvorrichtung kann das Papierquerprofil sehr schnell gebildet
werden, aber das Problem dabei besteht darin, dass zur Deckung der
gesamten Breite der Papierbahn eine große Anzahl Messsensoren benötigt wird.
Es gibt auch Lösungen
nach dem Stand der Technik, bei denen Messsensoren angeordnet sind,
sich einen Abstand zu bewegen, der einem Teil der Papierbahnbreite
in ihrer Querrichtung entspricht. Es handelt sich hier um eine minitraversierende
Messvorrichtung. Der Vorteil dieser minitraversierenden Messvorrichtung
ist, dass die Anzahl von anliegenden, zur Deckung der gesamten Breite
der Papierbahn benötigten
Messsensoren nicht so groß ist
und das Querprofil der Papierbahn wesentlich genauer und schneller
gebildet werden kann als unter Verwendung einer Messvorrichtung,
die über
die gesamte Breite der Papierbahn traversiert. Ein Beispiel für eine minitraversierende
Messvorrichtung wird in
WO 00/77498 beschrieben.
-
Ein mit den gegenwärtigen Messvorrichtungen
verbundenes Problem ist, dass sie praktisch nur am Trockenende der
Papiermaschine gestellt werden können,
typisch im 'freien
Raum' zwischen der Trocknungseinheit
und dem Aufroller, wo es genügend
Raum für
Messrahmen gibt, die zum Stützen der
Messvorrichtungen gebraucht werden. Im freien Raum am Trockenende
fährt die
Papierbahn ohne Stütze
und kann deshalb leicht gemessen werden. In diesem Fall wird aber
keine verlässliche
Information über
die Papierbahneigenschaften in der Nasspartie der Maschine, z. B. über Feuchtigkeit
in der Pressenpartie, erhalten. Somit ist es wesentlich langsamer und
schwieriger, die Papierbahneigenschaften bereits in der Nasspartie
der Maschine zu beeinflussen, indem beispielsweise das Bahnfeuchtigkeitsprofil durch
Steuern der Pressenpartie geändert
wird.
-
Die Messung des Feuchtigkeitsprofils
der Papierbahn unmittelbar nach der Pressenpartie wird in Kosfeusprofiilin
mittaus paperikoneen märässä päässä (Messung
des Feuchtigkeitsprofils in der Nasspartie der Papiermaschine),
Riikka Gerlander, Paperi ja Puu – Paper and Timber Vol. 82
/ no. 6/2000 beschrieben. Nach der Veröffentlichung wird das Feuchtigkeitsprofil
einer Papierbahn mit einer Messvorrichtung gemessen, die über die
gesamte Papierbahnbreite traversiert und typisch angeordnet ist, sich
in einem Messbalken zu bewegen, der die gleiche Breite wie die Bahn
hat und zwischen den unteren Zylindern unter die erste Trocknungseinheit
gestellt ist. Das mit der in der Veröffentlichung beschriebenen
Lösung
verbundene Problem ist jedoch, dass es nicht genügend Raum für einen Messbalken zwischen
den unteren Zylindern unter der ersten Trocknungseinheit gibt, falls
bereits zum Beispiel ein Blaskasten in diesen Raum zur Förderung
der Lauffähigkeit
der Papiermaschine und der Trocknung der Bahn gestellt ist. Somit
verhindert die in der Veröffentlichung
beschriebene Lösung
die Platzierung des Glaskastens zwischen den unteren Zylindern,
wodurch die Lauffähigkeit
der Maschine und die Trocknung der Papierbahn wesentlich verschlechtert
werden. Da die Messung ausserdem unmittelbar nach der Pressenpartie
durchgeführt
wird, gibt es noch Feuchtigkeitsunterschiede in z-Richtung (Tiefe)
von Papier, was Messfehler zur Folge hat.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine neue Lösung zustande zu bringen, bei
der ein Messbalken einer Messvorrichtung zum Messen von Qualitätseigenschaften
einer beweglichen Papierbahn in eine Papiermaschine gestellt wird.
-
Die Anordnung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass der Messbalken zumindest bei einem Prozesselement
der Papiermaschine derart angeordnet ist, dass eine Messvorrichtung
zum Messen von Qualitätseigenschaften
der Papierbahn im Messbalken angeordnet werden kann.
-
Der Blaskasten der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass der Blaskasten einen Raum aufweist,
wo der Messbalken einer Messvorrichtung zum Messen von Qualitätseigenschaften
der Papierbahn bei dem Blaskasten angeordnet werden kann.
-
Die wesentliche Idee der Erfindung
ist, dass in einer Prozesselemente aufweisenden Papiermaschine ein
Messbalken bei einem Prozesselement derart angeordnet ist, dass
eine Messvorrichtung zum Messen von Qualitätseigenschaften der Papierbahn
im Messbalken angeordnet werden kann. Die Idee einer vorteilhaften
Ausführungsform
ist, dass das Prozesselement der Papiermaschine, in dem der Messbalken
angeordnet ist, eine Blaseinheit wie ein Blaskasten, ein Dampfkasten
oder eine Haube ist. Die Idee einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform ist,
dass das Prozesselement der Papiermaschine, in dem der. Messbalken
angeordnet ist, ein Schaber ist. Nach einer dritten vorteilhaften
Ausführungsform
der Erfindung ist der Messbalken bei dem Blaskasten derart angeordnet,
dass die im Messbalken anzuordnende Messvorrichtung zum Messen von
Qualitätseigenschaften
der Papierbahn angeordnet werden kann, wenn sie gestützt wird.
Nach einer vierten Ausführungsform
der Erfindung befindet sich der Blasluftkanal des Blaskastens im
oberen Teil des Blaskastens, und der Messbalken ist im oberen Teil
des Blaskastens gegenüber
dem Blasluftkanal angeordnet. Nach einer fünften vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung misst die Messvorrichtung Papierbahneigenschaften
wesentlich gleichzeitig an mehreren Stellen in Querrichtung der
Papierbahn. Nach einer sechsten vorteilhaften Ausführungsform
der Endung ist die im Messbalken anzuordnende Messvorrichtung eine
minitraversierende Messvorrichtung.
-
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass
eine preiswerte und einfache Lösung
dadurch erreicht werden kann, dass ein Prozesselement der Papiermaschine und
ein Messbalken kombiniert werden, die als separate Teile viel Raum
beanspruchen. Dank der Lösung können das
Prozesselement der Papiermaschine und die Messvorrichtung zum Messen
von Qualitätseigenschaften
der Papierbahn auch in einen beschränkten Raum in der Papiermaschine
gestellt werden. Eine hinsichtlich der Messtechnik vorteilhafte
Lösung
kann erreicht werden, indem der Messbalken bei dem Prozesselement
derart angeordnet wird, dass die im Messbalken anzuordnende Messvorrichtung
Papierbahneigenschaften misst, wenn die Papierbahn gestützt wird,
da sich die Bahn in konstantem Abstand von der Messvorrichtung befindet. Wenn
es sich um eine minitraversierende Messvorrichtung handelt, kann
die gesamte Papierbahnbreite mit einer angemessenen Anzahl von Messkanälen gedeckt
werden.
-
Da die erfindungsgemäße Lösung genau gleich
in Kartonund Tissuemaschinen ist, bezieht sich der in dieser Beschreibung
verwendete Begriff 'Papier' nicht nur auf Papier
sondern auch auf Karton und Tissue. Auf gleiche Weise bezieht sich
der Begriff 'Papiermaschine' auf eine Kartonmaschine
sowie auf eine Tissuemaschine.
-
Die Erfindung wird in den beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen
-
1 eine
schematische Seitenansicht einer Papiermaschine, 2 eine schematische Seitenansicht einer
Trocknungseinheit der Papiermaschine,
-
3 eine
schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zum
Kombinieren eines Blaskastens und eines Messbalkens,
-
4 schematisch
eine Messvorrichtung aus Bahnrichtung, die in einem in einem Prozesselement
der Papiermaschine angeordneten Messbalken angeordnet werden kann,
-
5 eine
schematische Seitenansicht einer Pressenpartie der Papiermaschine,
-
6 eine
schematische Seitenansicht einer zweiten Trocknungseinheit der Papiermaschine,
-
7 eine
schematische Seitenansicht einer dritten Trocknungseinheit der Papiermaschine, und
-
8 eine
schematische Querschnittsansicht einer zweiten Anordnung der Erfindung
zum Kombinieren eines Blaskastens und eines Messbalkens.
-
1 stellt
eine Papiermaschine schematisch dar. Die Papiermaschine weist einen
Stoffauflaufkasten 1 auf, wovon Stoff einem Blattbildner 2 zugeführt wird,
wo eine Papierbahn 3 aus Stoff gebildet wird. Die Papierbahn 3 wird
einer Pressenpartie 4 und weiter einer Trocknungseinheit 5 geführt. Von der
Trocknungseinheit 5 wird die Bahn einem Aufroller 6 geführt. Die
Papiermaschine kann auch andere Teile wie eine Leimpresse oder einen
Kalender aufweisen, die der Klarheit halber in 1 nicht gezeigt werden. Auch die Funktion
der Papiermaschine ist einem Fachmann an sich bekannt, weshalb sie
hier nicht ausführlicher
erläutert
wird.
-
2 zeigt
schematisch den Vorderteil der Trocknungseinheit 5 der
Papiermaschine 1. 2 zeigt
einige in der Trocknungseinheit 5 enthaltene Trockenzylinder,
d. h. dampfgeheizte Walzen 7 im oberen Teil der Trocknungseinheit 5 und
Saugwalzen 8 im unteren Teil der Trocknungseinheit 5.
Die Walzen im unteren Teil der Trocknungseinheit 5 brauchen
keine Saugwalzen sein, sondern sie können auch herkömmliche
kalte oder geheizte Walzen sein. Die Trocknungseinheit 5 umfasst
typisch mehrere Dutzende von dampfgeheizten Walzen 7 und
Saugwalzen 8. 2 stellt
auch ein Trockensieb 9 dar, das die Papierbahn 3 während ihrer
Bewegung stützt.
Anstelle des Trockensiebes 9 kann auch ein Trockenfilz oder
ein anderer ähnlicher
Trocknungsstoff verwendet werden. In den Saugrollen 8 herrscht
Niederdruck, der das Trockensieb 9 und die Papierbahn 3 gegen
die Walze saugt. Gleichzeitig wird die Feuchtigkeit, die durch das
Trockensieb 9 passiert, vom Sieb aufgesaugt. In den dampfgeheizten
Walzen 7 kommt kein ähnliches
Saugen vor. Weiterhin stellt 2 schematisch
einen Blaskasten 10 dar, der zwischen den Saugrollen 8 am
Vorderteil der Trocknungseinheit 5 gestellt ist. Der Blaskasten 10 ist
eine Lauffähigkeitskomponente,
die typisch am Vorderteil der Trocknungseinheit 5 in schnelleren
Maschinen verwendet wird, um die Papierbahn zu führen und die Feuchtigkeit daraus
zu entfernen. Der Blaskasten 10 bläst Luft gegen eine vom Trockenzylinder 7 und
der Saugwalze 8 gebildete Öffnung 32, um die
Bewegung der Papierbahn 3 vom Zylinder 7 zur Walze 8 zu steuern.
Das Luftblasen fördert
auch die Trocknung von Papier. Sowohl in 2 als auch in 3 wird die Richtung der Papierbahn 3 mit
Pfeil A bezeichnet. Die Grundstruktur und Funktion des Blaskastens 10 sind
einem Fachmann an sich bekannt, weshalb sie in dieser Anmeldung
nicht ausführlicher
behandelt werden.
-
2 zeigt
schematisch auch eine erfindungsgemäße Lösung, bei der der Messbalken 11, der
die die Qualitätseigenschaften
von Papier messenden Messvorrichtungen stützt, im Blaskasten 10 angeordnet
ist. 3 ist eine detailliertere
Querschnittsansicht dieser Lösung,
wobei der Blaskasten 10 zwischen den zwei ersten Saugwalzen 8 der Trocknungseinheit 5 wie
in 2 angeordnet ist.
Der Blaskasten 10 und der damit verbundene Messbalken 11 können zwischen
den Saugrollen 8 grundsätzlich überall in
der Trocknungseinheit 5 angeordnet sein. Ausserdem kann
mehr als ein Blaskasten 10 in der Trocknungseinheit 5 angeordnet
sein, entweder mit oder ohne Messbalken 11. Um die Lauffähigkeit der
Papiermaschine zu verbessern und die besten Messergebnisse zu erreichen,
sind der Blaskasten 10 und der Messbalken 11 vorteilhaft
zwischen der zweiten und der dritten Saugwalze 8 gestellt.
Im oberen Teil des Blaskastens 10 befindet sich ein Blasluftkanal 12,
von dem Luftstrom 13 in die vom Trockenzylinder 7 und
der Saugwalze 8 gebildete Öffnung 32 geführt wird.
Dank des Luftblasens fährt
die Papierbahn 3 mit dem Sieb bis zur Saugwalze 8,
wobei die Papierbahn 3 nicht dem Trockenzylinder 7 folgt.
In diesem Fall verbessert das Luftblasen die Lauffähigkeit
der Maschine. Im Blaskasten 10 ist ein Messbalken 11 gegenüber dem
Blasluftkanal 12 angeordnet. Der Messbalken 11 ist
im Blaskasten 10 unter Verwendung partieller Formschliessung
zwischen dem Blaskasten 10 und dem Messbalken 11 angeordnet. Die
Formschliessung kann durch separate Befestigungsmittel zwischen
dem Blaskasten 10 und dem Messbalken 11 gesichert
werden. Der in 3 dargestellte
Messbalken 11 ist hohl und da drinnen ist eine Messvorrichtung
angeordnet, um Qualitätseigenschaften
der Papierbahn 3 durch Reflexionsmessung zu messen. Die
Messvorrichtung 14 emittiert Messstrahlung 16 durch
ein Messfenster 15 gegen die Papierbahn 3. Die
Messvorrichtung 14 weist Messköpfe auf, die den Teil der Messstrahlung 16 messen,
der von der Papierbahn 3 reflektiert wird. Dadurch können erwünschte Qualitätseigenschaften der
Papierbahn 3 bestimmt werden.
-
In 3 ist
der Messbalken 11 im oberen Teil des Blaskastens 10 gegenüber dem
Blasluftkanal 12 angeordnet. Der Blaskasten
10 kann
jedoch auf verschiedene Weisen implementiert werden, wobei auch der
Messbalken 11 im Blaskasten 10 auf mehrere unterschiedliche
Weisen angeordnet werden kann. Somit kann der Messbalken 11 auch
im unteren Teil des Blaskastens 10 entweder auf derselben
Seite wie der Blasluftkanal 12 oder auf der anderen Seite
angeordnet werden. Vorteilhaft ist der Messbalken 11 jedoch bei
dem Blaskasten 10 angeordnet, um die Anordnung der Messvorrichtung 14 im
Messbalken 11 derart zu ermöglichen, dass die Messvorrichtung 14 die Qualitätseigenschaften
der Papierbahn 3 dort misst, wo die Papierbahn 3 vom
Trockensieb 9 gestützt wird,
das von einer Saugwalze 8 gestützt wird. Somit kann die Messvorrichtung 14 auch
angeordnet sein, Eigenschaften der Papierbahn 3 auf derselben
Seite des Blaskastens 10, wo der Blasluftkanal 12 ist,
zu messen. Der Blaskasten 10 und der Messbalken 11 können in
eine Einheit integriert werden oder sie können separate Teile sein, die
zusammen angeordnet oder aneinander befestigt sind. Am vorteilhaftesten bilden
der Blaskasten 10 und der Messbalken 11 eine einzelne
Einheit, d.h. diese Komponenten sind völlig integriert. In diesem
Fall kann festgestellt werden, dass der Messbalken die Merkmale
des Blaskastens aufweist. Wenn die Integrierung vollständig ist,
kann die besagte Komponente auch derart definiert werden, dass man
feststellt, dass der Blaskasten einen Messbalken enthält. Mit
anderen Worten ist bei der erfindungsgemäßen Lösung das Prozesselement der Papiermaschine
am vorteilhaftesten ein Teil des Messbalkens oder der Messbalken
ist ein Teil des Prozesselements der Papiermaschine. 8 stellt schematisch eine
Lösung
dar, bei der der Blaskasten 10 und der Messbalken 11 eine
einzelne Einheit bilden, d.h. diese Komponenten sind vollständig integriert.
In diesem Fall ist der Messbalken 11 ein fester Teil des
Blaskastens 10.
-
Die Erfindung ist neben dem Blaskasten auch
anwendbar auf andere Prozesselemente der Papiermaschine. 5 illustriert einen Teil
einer Pressenpartie 4. Die Pressenpartie 4 weist
eine Pressesaugwalze 26 und eine Mittelwalze 27 auf.
Gegen die Pressesaugwalze 26 ist ein Dampfkasten 28 mit einem
Messbalken 11 angeordnet.
-
6 zeigt
eine Lösung,
bei der eine Air impingement-Einheit 29 in der Trockenpartie
der Papiermaschine angeordnet ist. Die Air impingement-Einheit 29 weist
eine Haube 30 auf, die mit einem Messbalken 11 versehen
ist.
-
7 illustriert
eine Trocknungseinheit 5 der Papiermaschine, bei der ein
Schaber 31 in Verbindung mit der Trockenwalze angeordnet
ist. Der Schaber 31 ist mit einem Messbalken 11 versehen.
-
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass
indem ein Prozesselement und ein Messbalken 11 zusammenpassend
ausgestaltet werden, kann eine ausreichend kompakte Lösung zustande
gebracht werden, durch die die Benutzung des engen Raums in der
Papiermaschine optimiert werden kann und die gute Lauffähigkeit
der Papierbahn 3 und die Messung der Eigenschaften der
Papierbahn 3 in der Nasspartie kombiniert werden können. Allein
der Messbalken 11 beansprucht viel Raum, wie auch die verschiedenen Prozesselemente.
Somit ist es durch die Komjbinierung des Prozesselements 10 und
des Messbalkens 11. möglich,
den Messbalken in einen beschränkten Raum,
z. B. in den Raum zwischen den Saugwalzen 8, zu stellen.
Die Prozesselemente versehen den Messbalken 11 mit einer
ausreichend steifen Unterlage, an der er befestigt werden kann,
ohne dass die Funktion der Prozesselemente auf irgendeine Weise verschlechtert
wird.
-
Wenn die in 2 und 3 gezeigte
Blaskastenanordnung eingesetzt wird, ist die Platzierung des Messbalkens 11 am
Anfang der Trockenpartie 5 hinsichtlich der Messtechnik
vorteilhaft, weil die umgebenden Bedingungen leichter als in der
Pressenpartie 4 sind. Wenn der Messbalken 11 im
Blaskasten 10 derart angeordnet ist, dass die im Messbalken 11 anzuordnende
Messvorrichtung 14 die Eigenschaften der Papierbahn 3 dort
misst, wo die Papierbahn 3 vom Trockensieb 9 und
der Saugrolle 8 gestützt
wird, ändert
sich der Abstand zwischen der Papierbahn 3 und der Messvorrichtung 14 nicht,
was die Planung von Messung erleichtert. Ausserdem braucht kein freier
Zug für
die Messung angeordnet zu werden.
-
4 zeigt
schematisch die Struktur und das Arbeitsprinzip einer Messvorrichtung 14,
durch deren Raumanforderungen die Anordnung der Messvorrichtung
im Messbalken 11, der im Blaskasten 10 angeordnet
ist, einfach und leicht ist. Die Messvorrichtung 14 weist
eine Strahlungsquelle 17 auf, die Strahlung vorteilhaft
im Infrarotbereich emittiert. Die Wellenlänge der Strahlung kann zum
Beispiel zwischen 1 und 2,5 μm
betragen, aber die Wellenlänge
kann gegebenenfalls ausserhalb des oben erwähnten Bereichs liegen. Die
Strahlungsquelle 17 kann zum Beispiel eine Halogenlampe
oder ein schwarzer Strahler oder eine andere geeignete Strahlungsquelle
sein. Nach der Strahlungsquelle 17 ist ein Chopper 18 vorhanden,
der die von der Strahlungsquelle 17 emittierte Strahlung
auf eine an sich bekannte Weise zerhackt. Die Strahlung wird von
ersten optischen Fibern 19 zur Papierbahn 3 getragen.
Die von der Papierbahn 3 reflektierte Strahlung wird weiter
zu einem Spektrometer 21 von zweiten optischen Fibern 20 getragen.
Sowohl die Enden der ersten optischen Fibern 19 und die
Enden der zweiten optischen Fibern 20 sind an den Messköpfen 23 angeordnet.
Die Messköpfe 23 können auch
mit der erforderlichen Messoptik, z. B. Linsen oder Spiegeln oder
dergleichen, versehen sein. Der Abstand der Messköpfe 23 von
der Papierbahn 3 kann im Bereich von 10 cm liegen.
-
Vom Spektrometer 21 wird
die Messinformation einer Datenverarbeitungseinheit oder einer Steuereinheit 22 zugeführt. Das
Spektrometer 21 ist ein abbildendes Spektrometer, d. h.
es bildet das Spektrum des Messpunktes ab. In diesem Kontext bezieht sich
ein Spektrometer auf eine Messvorrichtung, die zumindest einen Spektrograph,
vorteilhaft einen abbildenden Spektrograph, und einen Matrixdetektor aufweist.
Der Spektrograph teilt die von der Fiber getragene Strahlung in
verschiedene Wellenlängen
für den
Matrixdetektor auf. Der abbildende Spektrograph kann zum Beispiel
ein Spektrograph vom Typ PGP, ein Gitterspektrograph oder ein anderer
geeigneter Spektrograph sein. Da Messinformation gleichzeitig aus
mehreren Messpunkten mittels der zweiten optischen Fibern 20 zugeführt wird,
bestimmt die Vorrichtung das von der Papierbahn 3 reflektierte
Infrarotspektrum gleichzeitig an mehreren Messpunkten, d. h. die
Messvorrichtung 14 misst die Eigenschaften der Papierbahn 3 wesentlich
gleichzeitig an mehreren Stellen in Querrichtung der Papierbahn 3.
Die Vorrichtung ergibt eine Matrix, die die Stelle jedes Messpunktes
und Information über
das Spektrum darstellt. Das Spektrum wird vorteilhaft im nahen Infrarotbereich,
z. B. im Bereich von 1,0 bis 1,7 μm
oder 1,0 bis 2,4 μm,
gemessen. Das Infrarotlicht wird mit einem Spektrograph in ein Spektrum
zerstreut und das zerstreute Licht wird mit einem Matrixdetektor gemessen.
Der Spektrograph und der Matrixdetektor sind nicht einzeln in 4 gezeigt. Von jeder Fiberoptik
gelangt Information zu einem bestimmten Punkt auf der Ortsachse
des Spektrographs. Die Information jedes Punktes wird auf den Matrixdetektor
an einer bestimmten Stelle auf der Ortsachse verteilt, so dass sich
das Licht auf die Spektrumachse zerstreut.
-
Jeder Messkopf 23 und jede
optische Fiber 20 bilden einen einzelnen Messkanal, und
eine erforderliche Anzahl von Messkanälen kann nebeneinander angeordnet
werden. Falls die Kanalauflösung
in Querrichtung der Maschine z. B. 5 mm beträgt und wesentlich jeder Punkt
einer 10 Meter breiten Papierbahn 3 gedeckt werden soll,
werden 2000 Messpunkte, d.h. Messkanäle, benötigt. Die Messköpfe 23 können jedoch
anhand von Oszilliermitteln 24 dazu gebracht werden, sich
hin und her eine Strecke zu bewegen, die einem Teil der Papierbahn 3 in
Querrichtung entspricht. Indem die Messköpfe 23 zum Beispiel
10 cm hin und her bewegt werden, kann wesentlich jeder Punkt der
oben erwähnten
10 m breiten Papierbahn gemessen werden, indem hundert Messkanäle eingesetzt
werden. Durch eine solche kurze Bewegung werden die Fibern 19 und 20 keiner
erheblichen mechanischen Belastung unterworfen. In diesem Fall kann
die erforderliche Anzahl von Messkanälen erheblich vermindert werden;
trotzdem kann die Messung über
die gesamte Breite der Papierbahn 3 beispielsweise in weniger
als einer Sekunde durchgeführt
werden, während
die Traversierung von einem Rand der Papierbahn bis zum anderen
heutzutage typisch Dutzende von Sekunden dauert. Wenn die Hin- und
Her-Bewegung etwas länger
als der Abstand zwischen den Kanälen
gemacht wird, d.h. im oben erwähnten
Fall etwas länger
als 10 cm, messen die anliegenden Messpunkte auch dieselbe Querposition
der Papierbahn 3, was bedeutet, dass die Messkanäle teilweise überlappen.
Eine solche Messung desselben Punktes kann beispielsweise bei Standardisierung
von Messkanälen
oder sogar bei Konfigurationsübertragung
ausgenutzt werden.
-
Die Messvorrichtung 14 weist
auch eine bewegliche Referenzeinheit 25 auf, die quer durch
die Bahn der Messstrahlung von allen Messkanälen bewegt werden kann. Dabei
wird dieselbe Referenz/Standardisierungsscheibe für Standardisierung von
allen Messkanälen
verwendet. Bei der in 4 gezeigten
Reflexionsmessung kann die Messvorrichtung 14 während Papierherstellung
standardisiert werden, wobei die Referenzeinheit 25 angeordnet
ist, sich zwischen den Messköpfen 23 und
der Papierbahn 3 zu bewegen.
-
Die Anordnung einer in 4 gezeigten minitraversierenden
Messvorrichtung 14 für
Verwendung in einem bei einem Prozesselement, z. B. einem Blaskasten 10,
angeordneten Messbalken 11 ist sehr vorteilhaft, da sie
sehr wenig Raum beansprucht. Die Messvorrichtung 14 kann
im Messbalken 11 beispielsweise derart angeordnet werden, dass
nur die optischen Fibern 19 und 20 und die Messköpfe 23 im
Messbalken angeordnet werden. Die Messanordnung im Messkopf 23 wird
vorteilhaft durch Spiegeloptik implementiert, wobei die im Messkopf 23 angeordneten
Spiegel 33 dafür
verwendet werden können,
die Bahn des Messstrahls im Messkopf 23 derart anzupassen,
dass sie teilweise in Tiefenrichtung des Messkopfs 23 und
teilweise in Breitenrichtung verläuft. Deshalb kann die Messanordnung
sehr schmal ausgebildet werden und der Messbalken und die Messvorrichtung
können
in einem sehr beschränkten
Raum bei dem Blaskasten angeordnet werden. Der Klarheit halber veranschaulicht 4 nur die im äussersten
Messkopf 23 angeordnete Spiegeloptik, aber die Spiegeloptik
ist natürlich in
der Praxis im jeden Messkopf 23 angeordnet. Die anderen
Teile der Vorrichtung, wie die Lichtquelle, der Chopper, das Spektrometer
und die Steuereinheit, können
separat an geeignete Stellen in die Nähe der Papiermaschine gestellt
werden, vorausgesetzt, dass die Fibern mit diesen Vorrichtungen
verbunden sind. Anstelle des abbildenden Spektrometers 21 kann
eine Infrarotlinienkamera verwendet werden, und die Wellenlängen der
Messpunkte können
beispielsweise mit in einer drehbaren Filterscheibe angeordneten
Interferenzfiltern getrennt werden. Die Messvorrichtung 14 kann
zur Messung von Feuchtigkeit, Trockengewicht, Aschegehalt oder einer
anderen Eigenschaft der Papierbahn 3 verwendet werden.
-
Die Zeichnungen und die dazugehörige Beschreibung
dienen lediglich zur Veranschaulichung der erfinderischen Idee.
Die Einzelheiten der Erfindung können
im Rahmen der Ansprüche
variieren. Somit können
die Größe und die
Form des Blaskastens 10 und des Messbalkens 11 auf
mehrere Weisen variieren. Die im Messbalken anzuordnende Messvorrichtung
kann auch eingebaut oder eine Messvorrichtung sein, die über die
gesamte Breite der Papierbahn traversiert. Vorteilhaft ist die Messvorrichtung
jedoch eine minitraversierende Messvorrichtung, die der Vorrichtung
der 4 ähnelt. Die Trocknungseinheit 5 kann
auch auf verschiedene Weisen implementiert werden, beispielsweise
können
die dampfgeheizten Walzen 8 im unteren Teil der Trocknungseinheit 5 und
die Saugwalzen 8 im oberen Teil der Trocknungseinheit 5 angeordnet
werden. Ausserdem braucht die Trocknungseinheit keine Saugwalzen
aufweisen, sondern alle Walzen können konventionell
sein. Die Struktur der Trocknungseinheit kann auch von der in den
Figuren gezeigten Struktur abweichen, und somit kann die Trocknungseinheit
eine beliebige Trocknungseinheit einer Papiermaschine sein. Das
Prozesselement der Papiermaschine, in dem der Messbalken angeordnet
ist, kann irgendein Element sein, das entweder die Papierbahneigenschaften,
wie eine Blaseinheit, oder die Funktion der Papiermaschine, wie
ein Schaber, beeinflusst. Demnach ist das besagte Prozesselement
der Papiermaschine nicht auf eine Blaseinheit oder einen Schaber
beschränkt.
Die Blaseinheit kann z. B. ein Blaskasten, ein Dampfkasten oder
eine Haube sein, oder eine andere Blaseinheit, die bei Trocknung
des Papiers anhand des von ihr geblasenen Mediums und/oder bei Papierführung in
der Papiermaschine mitwirkt. Die Einheit, die das Prozesselement
der Papiermaschine und den Messbalken umfasst, kann anderswo als
in die Trocknungseinheit oder Presseinheit gestellt werden. Diese
Einheit kann zum Beispiel in einer On-line-Streicheinheit oder in einer Off-line-Streicheinheit
in einer Weiterverarbeitungsmaschine angeordnet werden. Der Begriff 'Papiermaschine' umfasst somit alle
Vorrichtungen, die mit der Herstellung und Verarbeitung von Papier
verbunden sind, ob sie auf derselben On-line-Produktionslinie oder getrennt angeordnet sind.
-
(57) Zusammenfassung
-
In einer Papiermaschine, die Prozesselemente
und einen Messbalken (11) aufweist, ist der Messbalken
(11) zumindest bei einem Prozesselement der Papiermaschine
derart angeordnet, dass eine Messvorrichtung (14) zum Messen
von Qualitätseigenschaften
einer Papierbahn (3) im Messbalken (11) angeordnet
werden kann. Das Prozesselement der Papiermaschine ist z. B. ein
Blaskasten (19), der in einer Trocknungseinheit (5)
der Papiermaschine zwischen Trockenzylindern angeordnet werden kann,
um Luft durch zumindest einen im Blaskasten (10) angeordneten
Blasluftkanal (12) zum Führen der beweglichen Papierbahn
(3) und/oder zum Fördern der
Trocknung zu blasen.
-
2