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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regulierung des Basisgewichtes von Papier oder Kar- ton bei einer Papier- oder Kartonmaschine, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 definiert ist.
Betrachtet man die Hauptmerkmale, so ist die Materialzufuhr bei einer Papiermaschine in der
Regel, wie folgt. Die Materialkomponenten werden bei einer Papierfabrik in getrennten Lagertür- men gelagert. Aus den Lagertürmen werden die Materialien in Materialbütten und von diesen dann weiter in eine gemeinsame Mischbütte, in der die Materialkomponenten miteinander vermischt werden, eingebracht. Von der Mischbütte wird das Material dann in eine Maschinenbütte einge- bracht und von der Maschinenbütte erfolgt ein Überfliessen zurück in die Mischbütte.
Von der Maschinenbütte wird das Material in einen Verdünnungsteil der Siebvertiefung ge- bracht, in dem das Material mit Weisswasser, das aus dem Siebabschnitt rückgewonnen worden ist, verdünnt wird. Von der Siebvertiefung wird das Material über Zentrifugalreiniger in einen Entlüf- tungstank geleitet, aus dem das von Luft befreite Material durch ein Maschinensieb in einen Stoff- auflauf und durch die Spaltöffnung des Stoffauflaufes zum Siebteil gebracht wird. Ein Sekundär- strom des Stoffauflaufes wird in den Entlüftungstank rückgeführt und das vom Siebteil wiederge- wonnene Weisswasser wird in die Drahtvertiefung zurückgeführt.
Das Basisgewicht und der Aschegehalt des Papiers werden on-line genau vor dem Aufwickeln von einem fertigen, trockenen Papier in der Regel mit Hilfe von Messgeräten auf der Basis von
Betastrahlung und Röntgenstrahlung gemessen. Basierend auf dieser Messung wird das Basisge- wicht des Papiers eingestellt, z. B. mit Hilfe eines sogenannten Basisgewichtsventils, mit dessen
Hilfe der Materialfluss nach der Maschinenbütte gesteuert wird. Eine zweite Möglichkeit ist die
Regelung der Drehgeschwindigkeit der Pumpe, die das Material von der Maschinenbütte in die Siebvertiefung zuführt. Der Aschegehalt wird durch Dosieren des Füllmaterials gesteuert. Das
Basisgewichtsprofil des Papiers in Querrichtung erhält man, wenn das Messgerät angeordnet ist, um sich quer zur Bahn hin und her zu bewegen.
Bei bekannten Lösungen zur Regulierung in einer Papiermaschine misst man die Materialzufüh- rung meist mit Hilfe des Oberflächenniveaus in der Mischbütte, der Konsistenz der Materialzufuhr und einer vorbestimmten Materialproportionbeziehung. Die Aschengehalte der Materialien werden zur Steuerung der Zumessung der Komponenten nicht verwendet. Die mit Hilfe der Messung des Basisgewichtes erhaltenen Werte werden zur Steuerung des Basisgewichtsventiles verwendet, das hinter der Maschinenbütte angeordnet ist, jedoch werden diese Werte nicht zur Steuerung der Zumessung der Materialzufuhren verwendet.
Bei der bekannten Steuerung des Basisgewichtes werden ausschliesslich die Gesamtkonistenz und die Gesamtfliessrate des Materials kontrolliert. Die Regulierung des Basisgewichtes, die mit Hilfe der aus der Maschinenbütte austretenden Strömung stattfindet, wird unter anderem durch die Störung der Konsistenz des Maschinenmaterials gestört, wobei diese Störung durch unvollständige Mischung des Materials der Mischbütte und in der Maschinenbütte entsteht. Die Volumina der Mischbütte und der Maschinenbütte sind beträchtlich, so dass die Einstellung ihrer Oberflächenni- veaus sofort eine Schwingung hervorruft, die zu einer Störung der Regelung des Basisgewichtes führt. Von der Wiedergewinnung der Fasern entsteht eine Aschenstörung in der Mischbütte.
Die Dynamik der Wiedergewinnung der Fasern erzeugt verschiedene Dynamikzustände und Verweil- zeiten für einen Teil des Materials. Aufgrund der grossen Volumina der Maschinenbütte und der Mischbütte wird eine lange Beruhigungszeit benötigt, bevor das Basisgewicht auf das gewünschte Niveau eingestellt werden kann. Dies ist der Grund, warum eine Änderung der Papierqualität langsam ist.
Die Hauptmerkmale des Verfahrens gemäss der Erfindung sind in Anspruch 1 geoffenbart.
Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung zur Regulierung des Basisgewichtes mit Hil- fe der Messung der Materialien ist besonders für Verfahrensmassnahmen geeignet, wo es keine Mischbütten-/Maschinenbüttenlösung gibt, die das Pumpen und die Konsistenzen ausgleicht. Für genaue Regulierung des Basisgewichtes ist beim erfindungsgemässen Verfahren folgende Lösung festgestellt worden:
- die Verdünnung der Materialkomponenten auf Zumesskonsistenz findet vor der Materialbütte der Materialkomponente statt, - die Regulierung des Basisgewichtes findet von der Materialbütte der Materialkomponente mit Hilfe der Einstellung der Flüsse der Materialkomponenten statt, - die Verdünnung zur Stoffauflaufkonsistenz findet in zwei Stufen statt, wobei in der ersten
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Stufe ein unveränderlicher Fluss gegeben ist und in der zweiten Stufe der Flüsse mit Hilfe ei- nes Steuersignales aus der Stoffauflaufdruckregulierung geregelt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Regulierung des Basisgewichtes mit Hilfe der Zumes- sung von Materialkomponenten kann auch in üblichen Verfahrensanordnungen verwendet werden, bei denen die Maschinenbütten-/Mischbüttenlösung angewandt wird. In einem derartigen Fall steuert der Basisgewichtsregulierkreis parallel sowohl das übliche Basisgewichtsventil oder den
Maschinenmaterialfluss als auch die Regelung der Zumessung der Materialkomponenten in Über- einstimmung mit der Erfindung.
Zur Regulierung der Materialkomponenten gemäss der Erfindung wird eine Änderung des Oberflächen niveaus durch das Oberflächenniveaukontrollinstrument der
Mischbütte festgestellt und als Korrektursignal weitergeleitet, wobei die Änderung des Oberflä- chenniveaus jegliche Störung, die durch eine Strömung von der Rückgewinnung der Fasern her- rührt und Kalibrierfehler der Messgeräte kompensiert.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Regulierung des Basisgewichtes mit Hilfe der Zumes- sung der Materialkomponenten gestattet eine beträchtlich einfachere Verfahrenslösung verglichen mit den üblichen Verfahrenslösungen. Die neue Verfahrenslösung gestattet eine sehr rasche Änderung der Papiergüte und genaue Abmessung der gewünschten Quantität jeder Materialkom- ponente ist möglich. Ferner werden mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens eine genauere
Kontrolle der Faserlängen, eine genauere Kontrolle der Aschen, eine gleichmässige Vermischung und leichtere Messvorgänge erreicht. Auch die Steuerung der Strömung und Konsistenzen der
Materialkomponenten kann leichter präzisiert werden, da es weniger Regulierungen des Flusses und der Konsistenz gibt, die einander beeinflussen.
Hinsichtlich einer neuen Verfahrensanordnung mit Bezug auf die vorliegende Erfindung wird auf die FI-Patentanmeldung Nr. 981327 der Anmelderin verwiesen.
Was die Zumessung der Materialkomponenten betrifft, die bei der neuen Verfahrensanordnung gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren anwendbar ist, wird auf die FI-Patentanmeldung
Nr. 981328 der Anmelderin Bezug genommen.
Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung an- hand der Figuren der angeschlossenen Zeichnung beschrieben, wobei die Erfindung aber nicht auf die Einzelheiten der Darstellungen allein beschränkt ist.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Verfahrensanordnung des Standes der Technik für die Zufuhr von Material bei einer Papiermaschine;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Materialzufuhranordnung, bei der das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung zur Regulierung des Basisgewichtes von Papier mit Hilfe der Zumessung der angewandten Materialkomponenten dargestellt ist;
Fig. 3 zeigt eine Abänderung der Verfahrensanordnung gemäss Fig. 2, bei der das erfindungs- gemässe Verfahren ebenfalls angewendet werden kann;
Fig. 4 zeigt eine zweite Abänderung der Verfahrensanordnung gemäss Fig. 2, bei der das erfin- dungsgemässe Verfahren ebenfalls angewendet werden kann;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Regulierung des Basisgewichtes von Papier mit Hilfe der Zumessung der Materialkomponenten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfin- dung.
Fig. 1 ist eine Darstellung einer üblichen bekannten Verfahrensanordnung zur Materialzufuhr in einer Papiermaschine. In der Figur ist nur eine Materialkomponente gezeigt. In der Figur sind die Wiedergewinnung der Fasern, die Regulierung des Flusses der Materialkomponente bzw. die Regulierung des Oberflächenniveaus in der Materialbütte der Materialkomponente nicht dargestellt.
In der Fig. 1 wird die Materialkomponente M1 von einem Lagerturm 10 mit Hilfe einer ersten Pumpe 11 in eine Materialbütte 20 gefördert. Der Materialkomponente wird über ein Regulierventil 18 in Verbindung mit der ersten Pumpe 11 ein verdünnender Wasserstrom zugeführt. Weiters wird die Materialkomponente im unteren Teil des Lagerturmes 10 mit Hilfe eines verdünnenden Was- serstromes 9, der in diesen unteren Teil eingebracht wird, verdünnt. Von der Materialbütte 20 wird die Materialkomponente M1 mit Hilfe einer zweiten Pumpe 21 über ein Regulierventil 22 und über ein Zufuhrrohr 23 zur Hauptleitung 60 des Verfahrens gefördert, die zu einer Mischbütte 30 führt.
Von der Mischbütte 30 wird das Material mit Hilfe einer dritten Pumpe 31 in eine Maschinenbütte 40 gefördert. Von der Maschinenbütte 40 wird das Maschinenmaterial MT mit Hilfe einer vierten Pumpe 41 durch ein zweites Regulierventil 42 in den kurzen Kreislauf eingebracht. Weiters erfolgt
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von der Maschinenbütte 40 ein Überfluss 43, der zurück in die Mischbütte 30 geführt wird. Die Mischbütte 30 und die Maschinenbütte 40 bilden eine materialausgleichende Einheit und in ihnen wird das Material auf die letztlich zuzuführende Konsistenz verdünnt. Weiters wird mit ihrer Hilfe eine gleichmässige Zumessung des Maschinenmaterials gewährleistet.
Das Zumessen der Materialkomponente M1 in die Mischbütte 30 findet so statt, dass ständig Versuche unternommen werden, ein unveränderliches Oberflächenniveau in der Mischbütte 30 aufrechtzuerhalten. Aufgrund von Änderungen des Oberflächenniveaus in der Mischbütte 30, welche Änderungen durch einen Oberflächenniveaudetektor LT gemessen werden, berechnet die Oberflächenniveausteuerung den Gesamtbedarf Qtot des zuzumessenden Materials, wobei die Information dem Abgabesteuerblock 25 der Materialzufuhr übermittelt wird. Auch ein vorbestimmter
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nente M1 werden dem Abgabesteuerblock 25 übermittelt.
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der Materialkomponenten berechnet der Abgabesteuerblock 25 die Anforderung Q1 der Zufuhr der Materialkomponente.
Basierend auf der Anforderung Q1 der Zufuhr der Materialkomponente und den Daten Cs1 der Konsistenz der Materialkomponente M, berechnet der Abgabesteuerblock 25 für die Materialkomponente das Flussziel F, für die Materialkomponente M1. Basierend auf dem
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zeugt. Der Fluss F, der Materialkomponente M1 wird auch ständig mit Hilfe eines Flussdetektors FT gemessen, dessen Messsignal über die Flusssteuerung FC an das Regulierventil 22 für die Material- komponente geleitet wird.
Von der Mischbütte 30 wird das Material mit unveränderlicher Flussgeschwindigkeit mit Hilfe ei- ner dritten Pumpe 31 in die Maschinenbütte 40 eingebracht. Bei dieser Pumpstufe wird die Konsis- tenz des Materials auch auf die gewünschte Zielkonsistenz des Maschinenmaterials MT eingestellt.
Dies wird mit Hilfe von Verdünnungswasser erreicht, das über das Regelventil 32 zum Auslass der
Mischbütte 30 zur Saugseite der dritten Pumpe 31 gebracht wird. Mit Hilfe des Verdünnungswas- sers wird das in der Mischbütte 30 vorhandene Material, das in der Regel eine Konsistenz von etwa 3,2% hat, auf die letztlich zuzumessende Konsistenz von etwa 3% verdünnt. Dem Verdün- nungswasserregelventil 32 wird das Messsignal eines Konsistenzdetektors AT zugeführt, wobei der
Detektor AT mit der Druckseite der Pumpe 31 verbunden ist. Der Basisgewichtssteuerung wird das
Messsignal CsT des Konsistenzdetektors AT zugeführt, das entweder nach der dritten Pumpe 31 oder nach der vierten Pumpe 41 gemessen wird.
Die Regulierung des Basisgewichtes findet so statt, dass die Basisgewichtssteuerung 50 ein
Regulierventil 42, das hinter der vierten Pumpe 41 angeordnet ist, steuert. Mit Hilfe dieses Regu- lierventils 42 wird der Fluss des in den kurzen Kreislauf zuzuführenden Materials reguliert, wobei der Fluss wiederum das Basisgewicht der von der Papiermaschine erhaltenen Papierbahn beeinflusst. Wenn der Fluss erhöht wird, wird das Basisgewicht höher und wenn der Fluss verringert wird, wird das Basisgewicht geringer.
In der Basisgewichtssteuerung 50 werden Änderungen in der Maschinengeschwindigkeit und möglicherweise auch Änderungen in der Konsistenz des Maschinenmaterials, Änderungen in der Zumessung der Aschen und Änderungen im Rückstand berücksichtigt. Basierend auf diesen Parametern bestimmt die Basisgewichtsregulierung einen Zielwert für den Fluss des Maschinenma- terials.
Bei den Lösungen des Standes der Technik wird in der Regel angenommen, dass vom Bereich des kurzen Kreislaufes keine Störung herrührt, die das Basisgewicht der Papierbahn beeinflusst. In diesem Zusammenhang wird angenommen, dass beim Betrieb der Zentrifugalreiniger, des Entlüf- tungstanks und des Maschinensiebes keine derartigen Änderungen auftreten, aufgrund derer die Materialkomponenten des Maschinenmaterials vom Verfahren abweichen. In gleicher Weise wird angenommen, dass die Konsistenz des Verdünnungswassers unveränderlich bleibt, das von der Drahtvertiefung gepumpt wird.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Materialzufuhranordnung, bei der die Regulie- rung des Basisgewichtes des Papiers durch Zumessung der Materialkomponenten in Überein- stimmung mit der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann. Jede Materialkomponente M, wird von ihrer Materialbütte 20, mit Hilfe einer Pumpe 21, durch eine Materialkomponentenzufuhrlei- tung 23, in eine Zufuhrleitung 100 zwischen dem Entlüftungstank 200 und der ersten Pumpe 110 in
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der Hauptleitung des Verfahrens eingebracht. Die erste Pumpe 110 in der Hauptleitung führt das
Material durch ein Sieb 115 und durch einen Zentrifugalreiniger 120 auf die Saugseite der zweiten
Pumpe 130 in der Hauptleitung. Die zweite Pumpe 130 in der Hauptleitung führt das Material durch das Maschinensieb 140 in den Stoffauflauf 150.
Das vom Siebteil 160 wiedergewonnene Weiss- wasser wird mit Hilfe einer Umlaufwasserpumpe 170 zum Entlüftungstank 200 gebracht. Jedes überschüssige Weisswasser wird mit Hilfe eines Überlaufes F40 auf atmosphärischen Druck ge- bracht.
Die Materialkomponenten M, werden von Materialbütten 201 für Materialkomponenten genau auf das Mischvolumen der Materialien in die Verdünnungswasserzufuhrleitung 100 zugemessen, die vom Entlüftungstank 200 kommt. Ein genau unveränderlicher Druck der zuzumessenden Material- komponente wird erzeugt, so dass das Oberflächenniveau und die Konsistenz des Materials in der Materialbütte 20, für die Materialkomponente unveränderlich gehalten werden und dass ein unver- änderlicher Rückdruck am Mischungspunkt der Materialkomponenten M1 vorhanden ist. Ein genau unveränderlicher Druck im Mischvolumen wird erzeugt, so dass eine ausreichende Reduktion des Druckes zwischen der Düse der Materialkomponente M, und dem Mischvolumen auftritt, wobei Änderungen des Druckes im Mischvolumen die Zumessung nicht beeinflussen.
In Fig. 2 wird die Verdünnung des Materials in zwei Stufen durchgeführt. Die Verdünnung der ersten Stufe wird auf der Saugseite der ersten Pumpe 110 in der Hauptleitung durchgeführt, wenn die Materialkomponenten M, in die Zufuhrleitung 100 zwischen dem Entlüftungstank 200 und der ersten Pumpe 110 in der Hauptleitung eingebracht werden. Im Entlüftungstank 200 wird das Ober- flächenniveau mit Hilfe einer Oberflächenniveausteuereinrichtung auf der Primärseite (in der Figur nicht dargestellt) unverändert gehalten, die die Zirkulation der Drehgeschwindigkeit der Wasserum- laufpumpe 170 steuert. Der Fluss in die Zufuhrleitung 100 findet mit einem Staudruck bei einem unveränderlichen Druck statt, in welchem Fall der Zufuhrdruck des Verdünnungswasserflusses F10 unveränderlich bleibt.
Dies gewährleistet einen unveränderlichen Rückdruck für die Materialkom- ponenten M1, wenn sie in die Zufuhrleitung 100 eingebracht werden. Mit Hilfe der ersten Pumpe 110 in der Hauptleitung wird ein unveränderliches Volumen ständig zur Materialreinigung 115,120 und zur Verdünnung der zweiten Stufe gepumpt.
Die Verdünnung in der zweiten Stufe wird auf der Saugseite der zweiten Zufuhrpumpe 130 in der Hauptleitung durchgeführt, wobei zur Saugseite ein zweiter Verdünnungswasserfluss F20 von unveränderlichem Druck mit einem Staudruck aus dem Entlüftungstank 200 zugeführt wird. Die Regulierung des Druckes im Stoffauflauf 150 steuert die Drehgeschwindigkeit der zweiten Zufuhr- pumpe 130 in der Hauptleitung.
Weiters wird ein dritter Verdünnungswasserfluss F30 in den Verdünnungsstoffauflauf 150 aus dem Entlüftungstank 200 mit Hilfe einer Verdünnungswasserpumpe 180 durch ein Sieb 190 zuge- führt. Mit Hilfe dieses dritten Verdünnungswasserflusses F30 in den Verdünnungsstoffauflauf 150 wird die Materialkonsistenz in Querrichtung der Maschine profiliert.
Fig. 3 zeigt eine Abänderung der Verfahrensanordnung gemäss Fig. 2, bei der der Entlüftungs- tank 200 unterhalb des Siebabschnittes 160 angeordnet ist. In einem derartigen Fall kann das Weisswasser vom Siebabschnitt 160 direkt mit Hilfe des Staudruckes in den Entlüftungstank 200 gebracht werden. Vom Entlüftungstank 200 wird das Verdünnungswasser mit Hilfe der Umlaufwas-
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rens gebracht. Weiters wird in den Verdünnungsstoffauflauf 150 ein dritter Verdünnungswasserfluss mit Hilfe einer Verdünnungswasserzufuhrpumpe 180 durch ein Sieb 190 eingebracht. Im ersten F10 und im zweiten F20 Verdünnungswasserfluss wird ein unveränderlicher Druck mit Hilfe der Einstel- lung der Drehgeschwindigkeit der Umlaufwasserpumpe 170 und/oder mit Hilfe von Drosseln in den Zufuhrleitungen 100,101 aufrechterhalten.
Auch in diesem Fall gibt es einen Überfluss F40 zwi- schen dem Siebteil 160 und dem Entlüftungstank 200, wobei von diesem Überfluss jegliches über- schüssige Weisswasser auf atmosphärischen Druck gebracht wird. Vom Entlüftungstank 200 wird das Oberflächen niveau am Punkt A gemessen und mit Hilfe der Oberflächensteuereinrichtung LIC wird die Flusskontrolleinrichtung FIC gesteuert, die das Ventil 201 in der Leitung vom Siebteil 160 zum Entlüftungstank 200 kontrolliert. Auf diese Weise wird das Oberflächenniveau im Entlüftungs- tank 200 auf einer unveränderlichen Höhe gehalten.
Fig. 4 zeigt eine zweite Abänderung der Verfahrensanordnung gemäss Fig. 2, bei welcher Ab- anderung der Entlüftungstank 200 gänzlich entfernt worden ist. In einem derartigen Fall müssen
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der Stoffauflauf 150 und der Siebabschnitt 160 geschlossen sein, so dass das Material mit der umgebenden Luft nicht in Kontakt kommt. Das vom geschlossenen Siebabschnitt 160 gesammelte Weisswasser wird direkt mit Hilfe der Umlaufwasserpumpe 170 zur ersten F10 und zur zweiten F2o Verdünnungsstufe in der Hauptleitung des Verfahrens gebracht.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann selbstverständlich auch in Verbindung mit den Verfah- rensanordnungen angewandt werden, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind.
In Fig. 2 sind die Zufuhrrohre 23, der Materialkomponenten M, direkt zum Verdünnungswasser- zufuhrrohr 100 geführt. In den Fig. 3 und 4 werden die Materialkomponentenzufuhrrohre 23, zuerst in ein gemeinsames Rohr geführt und das gemeinsame Rohr wird zum Verdünnungswasserzufuhr- rohr 100 geführt. Vom Standpunkt der vorliegenden Erfindung kann die Koppelung zwischen den Zufuhrrohren 23, der Materialkomponenten M, und dem ersten Verdünnungswasserzufuhrrohr 100 in irgendeiner Weise vorgesehen sein, vorausgesetzt dass die Vermischung der Materialkomponen- ten und die Mischung der Materialkomponenten mit dem Verdünnungswasser in wirksamer Weise erfolgen kann.
In den Fig. 2 bis 4 ist kein Überbrückungsstrom der Materialkomponenten oder des Verdün- nungswassers am Einlasskopfstück des Stoffauflaufes 150 dargestellt. Die Überbrückungsströme sind hier mit Hilfe kurzer Rückführverbindungen vorgesehen.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine Situation, bei der ein Verdünnungsstoffauflauf verwendet wird, je- doch kann die Erfindung auch in Verbindung mit einem Stoffauflauf einer anderen Art angewendet werden. In einem derartigen Falle werden eine zweite Umlaufwasserpumpe 180 und ein zugeord- netes Sieb 190 überhaupt nicht benötigt.
Das Hauptleitungssieb 115 und der Zentrifugalreiniger 120 gemäss den Fig. 2 bis 4 können eine oder mehrere Stufen aufweisen.
Die erste Zufuhrpumpe 110, das Sieb 115 und der Zentrifugalreiniger 120 in der Hauptleitung gemäss Fig. 2 bis 4 können vollständig weggelassen werden bei einer Situation, in der die Material- komponenten M, bereits in einem genügend hohen Ausmass der Reinheit vor den Materialbütten 20, gereinigt worden sind. In einem derartigen Fall werden in der Hauptleitung des Verfahrens nur die Zufuhrpumpe 130 und das folgende Maschinensieb 140 benötigt.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Regulierung des Basisgewichtes von Papier durch Messen der Materialkomponenten M, gemäss der Erfindung. Wo dies möglich ist, entsprechen die Bezugszeichen in der Figur jenen, die in den Fig. 2,3 und 4 verwendet wurden. Die Figur zeigt die
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211 in die Zufuhrleitung 100 zwischen dem Entlüftungstank (Fig. 2,3) und der ersten Zufuhrpumpe 110 in der Hauptleitung des Verfahrens. Von den anderen Materialkomponenten M2, M3 sind nur die Verbindungen zur Zufuhrleitung 100 dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf drei Materialkompo- nenten M1 M2, M3 beschränkt, aus denen das Material MT gebildet ist, sondern die Zahl der Mate- rialkomponenten M, kann Z sein, wobei Z eine positive ganze Zahl ¯2 ist.
Es ist der Ausgangspunkt der Zumessung der Materialkomponenten gemäss der vorliegenden Erfindung, dass das Volumen und die Konsistenz jeder Materialkomponente M, in der Materialbütte 20, ständig unveränderlich gehalten wird. In diesem Zusammenhang wird auf die F1- Patentanmeldung Nr. 981328 der Anmelderin Bezug genommen, in der eine Möglichkeit beschrie- ben ist, um das Oberflächenniveau und die Konsistenz einer Materialkomponente M, in der Mate- rialbüte 20, auf einem unveränderlichen Niveau zu halten.
In der ersten Stufe des Regulierungsverfahrens in bezug auf die Zumessung der Materialkom- ponenten M, werden die Materialanteile K, der Materialkomponenten M, auf Basis der Faserlängen FL, in einem Faserlängenoptimierungsblock FLO optimiert. Ein vorbestimmter Zielwert PLT der Faserlänge des Maschinenmaterials MT und ein vorbestimmter Materialanteilsbezug KQ einer oder mehrerer Materialkomponenten M, werden in den Faserlängenoptimierungsblock FLO eingebracht.
Weiters werden die in den Materialkomponentenzufuhrleitungen 23j gemessenen Faserlängen FL, der Materialkomponenten dem Faserlängenoptimierungsblock FLO zugeführt.
Der Zielwert FLT der Faserlänge des Maschinenmaterials MT kann als ein diskreter numerischer Wert angegeben werden oder er kann als die gewünschte Verteilung der Faserlänge im Maschi- nenmaterial MT angegeben werden. In beiden Fällen muss selbstverständlich der Faserlängenziel- wert FLT des Maschinenmaterials MT derart sein, dass er allgemein mit den Verteilungen der Faser- längen in den vorhandenen Materialkomponenten M, verwirklicht werden kann.
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Wenn der Zielwert FLT der Faserlänge des Maschinenmaterials MT durch einen diskreten numerischen Wert angegeben ist, so kann der mittlere Wert der Faserlänge FL, in der betreffenden
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länge der Materialkomponente berechnet werden. Aus einem Probenmaterial mit z.B. 10 000 einzelnen Faserlängenmessungen Xm kann das Probenmittel als ein arithmetisches Mittel gemäss der Gleichung:
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errechnet werden, wobei N die Zahl der Proben Xm ist.
Das Probenmaterial kann auch zuerst nach Klassen klassifiziert werden, z. B. in 144 Faserlän- genklassen, worauf dann aus dem klassifizierten Probenmaterial das Probenmittel der Faserlänge der Materialkomponente nach der Gleichung:
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chende Klassenfrequenzen sind.
Aus dem klassifierzierten Probenmaterial kann das gewichtete Probenmittel der Faserlänge der Materialkomponente nach der folgenden Gleichung berechnet werden:
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Dieses arithmetische Mittel, Probenmittel, oder gewichtetes Probenmittel, das für jede Faser- länge einer Materialkomponente bestimmt wird, wird dann zur Optimierung der Faserlänge ver- wendet.
Wenn der Zielwert FLT der Faserlänge des Maschinenmaterials MT als Verteilung angegeben ist, z. B. aus den mittleren Punkten ym des klassifizierten Probenmaterials und aus den Klassenfre- quenzen fm, wird eine Verteilung der Faserlängen FL, in der Materialkomponente M, gebildet, wobei die Verteilung dann zur Optimierung der Faserlängen verwendet wird.
Basierend auf den Faserlängen FL, in den Materialkomponenten M1 und dem Faserlängenziel FLT des Material MT ist es möglich, einen optimalen Anteil K, für jedes Material M, des Materials MT zu bestimmen. Mit diesen Daten ist es möglich, zwei Grundgleichungen zu bilden:
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Somit können hier die Faserlängen FL, in den Materialkomponenten M, und die Faserlänge FLT im Maschinenmaterial Mt diskrete Zahlen oder Verteilungen der Faserlänge sein. Wenn eine Ver- teilung der Faserlänge betrachtet wird, ist selbstverständlich eine arithmetische Summierung nicht möglich, jedoch wird in einem solchen Fall die Anpassung auf Basis von Bereichen durchgeführt.
Im Falle von drei Materialkomponenten M1, M2, M3, die in Fig. 5 dargestellt sind, haben wir zwei Gleichungen und drei unbekannte Mengen K1, K2, K3, so dass eine dritte Gleichung benötigt wird, damit die unbekannten Mengen errechnet werden können. Diese dritte Gleichung kann z. B. auf Basis der Preise der Materialkomponenten M1 gebildet werden, so dass teuere Materialkomponen- ten M, in einem geringeren Ausmass verwendet werden und weniger teure Materialkomponenten M, in höherem Ausmass verwendet werden. Diese dritte Gleichung kann auch auf der Verfügbarkeit
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der Materialkomponenten M, basieren, so dass Materialkomponenten M1, die sehr gering zur Verfü- gung stehen, in einem geringeren Ausmass verwendet werden und leichter erhältliche Materialkom- ponenten M, in einem höheren Ausmass verwendet werden.
Die dritte Gleichung kann auch auf der Idee basieren, dass eine gewisse Menge an Fabrikationsausschuss verwendet werden muss usw. In Kombination kann eine Optimierung der Kosten und der Verfügbarkeit berücksichtigt werden usw.
Damit die Anteile der Materialkomponenten M, in abschliessender Form errechnet werden kön- nen, ist die Zahl der notwendigen Gleichungen stets gleich der Zahl der unbekannten Mengen.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Beschränkungen hat jede Materialkomponente M, auch ei-
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schreiten kann.
In Fällen, in denen die Optimierung hinsichtlich der Kosten oder anderer Parameter aus einem oder anderen Gründen nicht errechnet werden kann, wird ein vorbestimmter Materialanteil KQ1 einer oder mehrerer Materialkomponenten M1 verwendet.
Das Materialanteilziel K, jeder Materialkomponente M1, das im Faserlängenoptimierungsblock FLO bestimmt wurde, wird danach in den Materialkomponentenberechnungsblock MQ eingebracht.
In den Matenalkomponentenberechnungsblock MQ wird das Materialziel Qo des Materials MT eingebracht, wobei dieses Ziel am Ende der Maschine aus trockenem Papier, basierend auf Basis- gewichtsmessung, gebildet worden ist. Das Materialziel Qo bestimmt die Menge an erwünschten Fasern für das Material MT pro Zeiteinheit, z. B. Kilogramm pro Sekunde (kg/s). Wenn das Material- ziel Qo des Materials MT und der Materialanteil K1 jeder Materialkomponente bekannt sind, kann das Zumessungsziel Q,T (kg/s) für jede Materialkomponente aus der folgenden Gleichung berech- net werden:
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Dann wird das Zumessungsziel QT jeder Materialkomponente M, in den Berechnungsblock MFT, der betreffenden Materialkomponente eingebracht. Die Figur zeigt ausschliesslich den Be- rechnungsblock MFT1 des Flusszieles einer Materialkomponente M1.
Weiters werden die Konsistenz Cs, und der Aschegehalt RM, der betreffenden Materialkompo- nente M, aus der Zuleitung 23, hinter der Förderpumpe 21, in den Berechnungsblock MFT, des Flusszieles der Materialkomponente M, eingebracht. Im Berechnungsblock MFTI des Flusszieles der Materialkomponente M, ist es nun möglich, das Flussziel F, der Materialkomponente M, zu berech- nen. Zuerst wird der Faseranteil CS Faserder Materialkomponente M, aus der folgenden Gleichung bestimmt :
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R, ist ein Korrekturkoeffizient, mit dessen Hilfe jegliche Kalibrierungsfehler und ähnliche Mass- fehler korrigiert werden.
Das Flussziel F, der Materialkomponente M, wird in die Flusssteuereinrichtung FIC, eingebracht, die wiederum die Steuereinrichtung SIC der Förderpumpe 21, der Materialkomponente M, steuert.
Die Regulierung des Flusses kann in der oben erwähnten Weise durchgeführt werden, indem direkt die Drehgeschwindigkeit der Förderpumpe 21, der Materialkomponente M, gesteuert wird, oder mittels eines Regulierventiles (in der Figur nicht dargestellt) hinter der Förderpumpe 21 oder mit Hilfe einer Kombination dieser Möglichkeiten. Bei einer reinen Regulierventilsteuerung wird die Drehgeschwindigkeit der Förderpumpe 21, der Materialkomponente M, unverändert gehalten und die Regulierung des Flusses findet ausschliesslich mit Hilfe des Regulierventiles durch Drosselung des Flusses statt. Bei der Kombinationsregulierung werden beide, sowohl die Rotationsgeschwin- digkeit der Förderpumpe 21, der Materialkomponente M, als auch die Drossel des Regulierventiles
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geregelt.
Der Aschegehalt RM, und die Konsistenz CSi, die in der Materialkomponente Mi gemessen wer- den, werden ebenfalls in den Steuerkreis der Maschine eingebracht.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens gemäss der Erfindung werden die Materialanteile K, der Materialkomponenten M, auf Basis der Faserlängen FL1 optimiert, die von den Materialkomponenten M, gemessen werden. Weiters werden bei jeder Zufuhrleitung 23, einer Materialkomponente M1 sowohl die Konsistenz Cs, der Materialkomponente als auch der Aschege- halt RM, der betreffenden Materialkomponente gemessen. Mit Hilfe dieser Anordnung werden die wesentlichen Parameter, die das Material und die Qualität des Papieres beeinflussen, gesteuert.
Beim erfindungsgemässen Verfahren ist es nicht notwendig, die Faserlängen FL1 in den Materi- alkomponenten M, zu messen, sondern die Zumessziele QIT der Materialkomponenten M; können auf Basis des Materialanteilzieles Qo der Basisgewichtssteuerung und auf Basis der vorbestimmten Materialanteile K, der Materialkomponenten M, berechnet werden. In einem derartigen Fall geht selbstverständlich etwas von der Genauigkeit der Regulierung der Materialkomponenten verloren.
In einem derartigen Fall werden die Faserlängen der Materialkomponenten nicht kontrolliert, was zu einer Störung der Qualität des Papieres führen kann.
Ferner ist es bei dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, den Aschegehalt CS1 jeder Materialkomponente M1 zu messen, jedoch ist es bei jeder Zufuhrleitung 231 einer Materialkomponente M, möglich, die Konsistenz Cs, der betreffenden Materialkomponente M; allein zu messen. In einem derartigen Fall ist im Materialziel Qo des Materials MT, das von der Basisgewichtssteuerung erhalten wird, der Aschegehalt des Materials MT bereits berücksichtigt, wobei in diesem Fall das Flussziel F1TT jeder Materialkomponente M1 direkt aufgrund des Zumes- sungszieles QiT und der gemessenen Konsistenz Cs, der Materialkomponente berechnet werden kann. Auch in dieser Alternative geht etwas von der Präzision der Regulierung verloren.
In einem derartigen Fall werden die Aschegehalte der Materialkomponenten nicht kontrolliert, was zu einer Störung der Qualität des Papieres führen kann.
Im Folgenden werden die Patentansprüche angegeben und verschiedene Einzelheiten der Er- findung können verschiedene Abänderungen im Umfang der erfindungsgemässen Idee erkennen lassen, wie sie in den Ansprüchen dargelegt sind und sich von den obigen Angaben als Beispiel unterscheiden.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Regulierung des Basisgewichtes von Papier oder Karton bei einer Papier- oder Kartonmaschine, bei dem das Maschinenmaterial (MT) aus einer Reihe von Material- komponenten (M,) zusammengesetzt ist und bei dem das Basisgewicht des trockenen
Papiers oder des trockenen Kartons durch eine on-line Basisgewichtsmessung am Ende der Maschine gemessen wird, gekennzeichnet dadurch, dass das Verfahren die folgenden
Schritte umfasst:
- basierend auf dem Materialziel (Qo) des Maschinenmaterials (MT) gebildet auf Basis der
Basisgewichtsregulierung und basierend auf den vorbestimmten Materialanteilen (KQ,) der Materialkomponenten (Mi) wird ein Zumessziel (Q1T) für jede Materialkomponente (M, ) berechnet, - basierend auf der Konsistenz (Cs, ) einer Materialkomponente (M,) gemessen von jeder
EMI8.1
für jede Materialkomponente (M,) berechnet worden ist, wird ein Flussziel (FIT) für jede
Materialkomponente (M,) berechnet, und - der Fluss jeder Materialkomponente (M1) wird auf Basis des Flusszieles (FiT), das für jede
Materialkomponente (M,) berechnet worden ist, reguliert.