DE60308039T2

DE60308039T2 - Messanordnung in verkürzter trockenpartie einer tissuemaschine

Info

Publication number: DE60308039T2
Application number: DE60308039T
Authority: DE
Inventors: Tommy Anders LINDEN
Original assignee: Metso Paper Karlstad AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2023-07-29
Also published as: CA2493797C; CN1688762A; AU2003247321A1; WO2004015197A1; EP1741829A2; EP1540077B1; DE60327116D1; JP2005535875A; DE60308039D1; CN100346031C; ATE428021T1; JP2007284863A; EP1741829A3; CA2493797A1; EP1741829B1; ATE338164T1; EP1540077A1; US20020189775A1; JP4857176B2; US6749723B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Trockenende einer Papierherstellmaschine mit: einem Trockner für ein Trocknen einer Papierbahn; einem Aufroller, der stromabwärtig von dem Trockner positioniert ist, zum Wickeln der Bahn zum Ausbilden einer Papierrolle; einer Bahnstütze in Form eines laufenden Riemens oder Gewebes, wobei diese zwischen dem Trockner und dem Aufroller positioniert ist, wobei die Bahnstütze eine Stütze für die Bahn derart vorsieht, dass eine erste Seite der Bahn freigelegt ist und eine entgegengesetzte zweite Seite der Bahn in Gegenüberlage zu der Bahnstütze ist, wobei die Bahnstütze eine Stütze für die Bahn zwischen dem Trockner und der Papierrolle vorsieht.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Messen einer Eigenschaft einer laufenden Papierbahn in einem Trockenende einer Papierherstellmaschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Stützen der Bahn an einer Bahnstütze in Form eines laufenden Riemens oder Gewebes, wobei diese in dem Trockenende zwischen einem Trockner und einem Aufroller der Papierherstellmaschine derart angeordnet ist, dass eine erste Seite der Bahn freigelegt ist und die entgegengesetzte zweite Seite der Bahn in Gegenüberlage zu der Bahnstütze ist, wobei die Bahnstütze eine Stütze für die Bahn zwischen dem Trockner und einer Papierrolle vorsieht, die in dem Aufroller gehalten wird.
Hintergrund der Erfindung
Die Druckschrift US 2002/060 036 A1 offenbart ein Trockenende einer Papierherstellmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Messen einer Eigenschaft von einer laufenden Bahn in dem Trockenende einer Papierherstellmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8. Diese Druckschrift beschreibt einen Foil zum Stabilisieren der Bahn zwischen dem Trockner und dem Aufroller. Ein oder mehrere Messsensoren sind nahe zu dem Foil angeordnet, um Eigenschaften der Bahn zu messen. Der Sensor (die Sensoren) können durch den Foil oder an einem Aufbau, der benachbart zu dem Foil montiert ist, gestützt sein. Jedoch offenbart diese Druckschrift nicht derartige Messsensoren und schlägt auch deren Anwendung in Verbindung mit einem Trockenende mit einem laufenden Gewebe zwischen dem Trockner und dem Aufroller nicht vor, die darin beschrieben und gezeigt sind (siehe 7B-7F).
Für die Herstellung von Papier ist es eine allgemeine Praxis, den Zustand der Papierbahn an bestimmten Punkten entlang des Durchtretens der Bahn durch die Papierherstellmaschine zu überwachen und den Papierherstellprozess bei Bedarf in Abhängigkeit von dem Zustand der Bahn einzustellen. Beispielsweise wird an dem Trockenende einer Papiermaschine die Bahn, die von der Endtrockenpartie der Papiermaschine her kommt, typischerweise überwacht, um solche Eigenschaften wie das Basisgewicht und die Feuchtigkeit zu messen. Insbesondere werden die Profile von derartigen Eigenschaften in der Maschinenrichtung (MD) und in der Maschinenquerrichtung (CD) aus diesen Messungen hergeleitet. Eine ideale Bahn würde ein flaches Profil in MD und CD von sämtlichen Parametern, die von Interesse sind, haben. In der Realität sind derartige Profile niemals flach. Durch ein Überwachen der Profile und ein geeignetes Einstellen von dem Papierherstellprozess in einer Steuerung mit einer geschlossenen Schleife können jedoch die Profile nahe zu dem erwünschten flachen Zustand gehalten werden.
Verschiedene Arten an Sensorvorrichtungen sind angewendet worden zum Überwachen der Eigenschaften einer sich bewegenden Papierbahn. Die Sensorvorrichtungen haben typischerweise optische Sensoren, die eine Lichtübertragung durch die Bahn und/oder eine Reflektion von der Bahn und eine Erfassung von dem übertragenen oder reflektierten Licht anwenden, von dem die Eigenschaften des Papiers, die von Interesse sind, hergeleitet werden. Bei den meisten Arten an Sensoren war es herkömmliche Praxis, die Sensoren an einem Messrahmen zu montieren, dessen einziger oder hauptsächlicher Zweck das Stützen der Sensoren ist. Beispielsweise stützt in einer herkömmlichen Tissuemaschine, die einen Endglätttrockner anwendet, ein Messbalken, der unmittelbar stromabwärtig von dem Glätttrockner und stromaufwärtig von dem Aufroller angeordnet ist, Sensoren zum Messen des Basisgewichts und des Feuchtigkeitsgehalts von der endgetrockneten Bahn.
Bei einigen Papiermaschinen sind die Sensoren in der Maschinenquerrichtung durchlaufend. Die Richtung des Durchlaufens ist normalerweise im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Bahn. Die Sensoren messen daher eher die Eigenschaften von diagonalen Proben der Bahn als von der gesamten Bahn. Messungen werden im Wesentlichen an der gleichen Vielzahl an Orten über die Maschine während jedes Durchlaufens durchgeführt und sie können durchgeführt werden, während die Sensoren in einer Richtung oder in beiden Richtungen über die Bahn durchlaufen. Die gemessenen Variationen bei den Eigenschaften der Bahn, die von Interesse sind, werden im Allgemeinen durch einen numerischen Algorithmus in Abschätzwerte der Variationen in der MD und CD getrennt. Die üblichen Trennverfahren versuchen, die Variationen in der MD zu identifizieren und sie von den Abtastdaten zu trennen, und die verbleibenden Variationen werden als Variationen in CD und Zufallsvariationen erachtet. Die Variationen in der MD in einer hohen Häufigkeit (Frequenz) können abgetrennt werden und werden im Allgemeinen als Zufallsvariationen erachtet. Variationen, die als zufällig bestimmt worden sind, werden häufig durch ein Filtern entfernt. Die MD-Variationen mit geringer Häufigkeit können mit irgendwelchen von mehreren numerischen Algorithmen im Wesentlichen identifiziert und abgetrennt werden. Derartige Algorithmen umfassen eine Durchschnittsbildung, ein Exponentialfiltern oder ein Kalman-Filtern, das bei jeder Zelle angewendet wird.
Ein Nachteil von dem herkömmlichen Aufbau ist, dass der Messrahmen Raum in der Maschinenrichtung einnimmt, und folglich der Zug zwischen dem Glätttrockner oder dem anderen Endtrockner und dem Aufroller etwas lang wird. Als eine weitere Folge von diesem langen Zug muss die Papierbahn zwischen dem Endtrockner und dem Aufroller gestützt werden oder ansonsten wird die Bahn nicht stabil sein und wird nicht dazu in der Lage sein, ihr Eigengewicht ohne ein Risiko eines Reißens zu stützen. Somit ist eine komplizierte Stützanlage erforderlich.
Durchlaufende Sensoren neigen auch dazu, Fasern und Verschleißteile anzusammeln, und folglich müssen sie regelmäßig gereinigt werden, um ihren sauberen Betrieb beizubehalten, und es muss eine Staubansammlung verhindert werden, die eine Brandgefahr aufzeigen kann.
Ein wiederum anderer Nachteil von typischen Messaufbauarten ist es, dass das Basisgewicht gemessen wird, indem eine Quelle an radioaktiven Isotopen an einer Seite der Bahn und ein Detektor an der anderen Seite der Bahn angeordnet werden. Der Detektor empfängt die radioaktiven Wellen nach deren Durchtreten durch die Bahn und leitet das Basisgewicht auf der Grundlage des Grades, mit dem die Bahn die Strahlung absorbiert, her. Es sind nicht nur die radioaktiven Emissionen potentiell für das Personal gefährlich, sondern die durch die Bahn hindurch erfolgende Übertragungstechnik macht es zudem erforderlich, dass die Bahn bei einem offenen Zug in dem Bereich des Messaufbaus durchläuft. In Tissuemaschinen ist dies nachteilhaft, da die Tissuebahn schwach ist und folglich bei offenen Zügen reißen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Das Trockenende der Papierherstellmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenende außerdem eine Messvorrichtung aufweist für ein Messen von zumindest einer Eigenschaft der Bahn, wobei die Messvorrichtung eine Reflexionsmessvorrichtung ist, die nahe zu der ersten Seite der Bahn angeordnet ist, wobei die Reflexionsmessvorrichtung Messstrahlbündel zu der Bahn an der Bahnstütze ausgibt und reflektierte Messstrahlbündel von der Bahn empfängt und zumindest eine Eigenschaft von der Bahn auf der Grundlage der reflektierten Messstrahlbündel schlussfolgert.
Das Verfahren zum Messen einer Eigenschaft einer durchlaufenden Bahn ist gekennzeichnet durch Ausgeben von Messstrahlbündeln zu der ersten Seite der Bahn an der Bahnstütze in derartiger Weise, dass bewirkt wird, dass die Messstrahlbündel von der Bahn reflektiert werden; Empfangen der Messstrahlbündel, die von der Bahn reflektiert worden sind; und Analysieren der reflektierten Messstrahlbündel, um eine Eigenschaft von dem Papier zu messen.
Somit strebt die vorliegende Erfindung an, den vorstehend aufgezeigten Bedarf anzusprechen, indem Messaufbauarten vorgesehen werden, die, während die Papierbahn an einem Gewebe oder Riemen gestützt ist, eine Reflexions- bzw. Reflektanzmesstechnik anwendet, bei der Messstrahlbündel (beispielsweise elektromagnetische Wellen, akustische Wellen wie beispielsweise Ultraschallenergie, Lichtwellen in dem sichtbaren oder unsichtbaren Spektrum oder dergleichen) zu der Bahn an der Bahnstütze ausgegeben werden und von der Bahn zurück zu einem Sensor reflektiert werden. Somit ist kein offener Zug erforderlich, da die Sensoren, die die Strahlbündel ausgeben und empfangen, an lediglich einer Seite von der Bahn angeordnet sind.
Bei einigen Aspekten der vorliegenden Erfindung sind durchlaufende Sensoren beseitigt zugunsten von feststehenden Sensoren, die nicht den Problemen ausgesetzt sind, die bei durchlaufenden Sensoren dazugehören. Bei anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung werden durchlaufende Sensoren angewendet, aber sie sind in einer derartigen Weise untergebracht, dass sie nicht dahingehend anfällig sind, dass sie mit Staub oder anderen Verschleißteilchen verschmutzt werden, und ein Messrahmen ist nicht zum Stützen der Sensoren erforderlich.
Die Bahn ist an einem Riemen oder an einem Gewebe gestützt, der oder das sich bis zu dem Aufroller erstreckt. Die Reflektanzmesssensoren sind an einer geeigneten Stütze benachbart zu dem Riemen oder dem Gewebe montiert. Die Bahn ist zwischen den Sensoren und dem Riemen oder dem Gewebe positioniert.
Die Reflektanzmesssensoren können überall montiert werden, wo eine direkte Sichtlinie zu der Papierbahn vorhanden ist, die an dem Gewebe oder dem Riemen gestützt ist.
Beispielsweise können die Sensoren benachbart zu einem Durchlufttrocknungsgewebe, an dem die Bahn in der Trockenpartie befördert wird, an einem Ort montiert werden, bei dem die Papierbahn an einer nach außen weisenden Oberfläche von dem Gewebe derart befördert wird, dass eine Sichtlinie zu der Bahn vorhanden ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine wesentliche Freiheit bei dem Anordnen der Sensoren.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorstehend dargelegten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten Beschreibung von bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor. Die 1-4 der Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele, die nicht in den Umfang der Ansprüche fallen.
1 zeigt eine bildliche Darstellung von einem Trockenende einer Papiermaschine, die eine angetriebene Rollenspule hat, die nahe zu dem Abkreppschaber gekuppelt ist, wobei ein drehbarer Aktivluftfoil zwischen ihnen angeordnet ist, wobei die Rollenspule bei einer unteren Position relativ zu dem Luftfoil sich befindet.
2 zeigt eine Ansicht, die 1 ähnlich ist, jedoch mit der Rollenspule in einer oberen Position relativ zu dem Luftfoil.
2A zeigt eine ausschnittartige Draufsicht auf den Aktivluftfoil unter Betrachtung entlang einer Linie 2A-2A in 2.
3 zeigt eine schematische Abbildung von einer Prüfvorrichtung, die mit den optischen Fasern des Luftfoils verbunden ist.
4 zeigt einen Aktivluftfoil, der einen durchlaufenden Sensor unterbringt.
5 zeigt ein Trockenende gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem eine Bahnstütze in der Form eines Riemens die Bahn zu dem Aufroller befördert, und Reflektanzmesssensoren benachbart zu dem Riemen montiert sind.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das demjenigen von 5 ähnlich ist, wobei eine Vorrichtung hinzugefügt worden ist zum Erzeugen eines Unterdrucks, die an der von der Bahn aus betrachtet entgegengesetzten Seite des Riemens angeordnet ist.
7 zeigt eine bildliche Darstellung von einer Papiermaschine gemäß wiederum einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Durchlufttrocknern, durch die die Bahn an einem Durchlufttrocknungsgewebe befördert wird, und das Reflektanzmesssensoren hat, die benachbart zu dem Gewebe zum Messen der an diesem befindlichen Bahn angeordnet sind.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung ist nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in den 5-7 gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen unterschiedlichen Formen ausgeführt werden und sie sollte nicht auf die hierbei aufgezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern vielmehr sind diese Ausführungsbeispiele so vorgesehen, dass diese Offenbarung allgemein und vollständig ist, und den Umfang der vorliegenden Erfindung Fachleuten gänzlich mitteilt. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente.
1 zeigt das Trockenende einer Papierherstellmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel, das nicht in den Umfang der Ansprüche fällt, die für das Herstellen von Tissue geeignet ist. Die Papierbahn wird, wie dies herkömmlich der Fall ist, an einem Glättzylinder getrocknet, der eine erwärmte Trocknerwalze 20 hat, die in der Richtung eines Pfeils 22 sich dreht. Die Bahn wird von der Walze 20 entfernt und vorzugsweise durch einen Abkreppschaber 24, der eine Schaberklinge 26 hat, abgekreppt. Ein Reinigungsschaber 28, der nach dem Abkreppschaber angeordnet ist, reinigt die Oberfläche von der Walze. Alternativ kann der Schaber 28 angewendet werden zum Entfernen und Abkreppen der Papierbahn von der Walze 20, wenn der Schaber 26 außer Dienst ist für einen Austausch oder eine Wartung. Die Bahn, die von der Trocknerwalze 20 abgekreppt worden ist, geht über einen kurzen Zug zu einer angetriebenen Rollenspule 30 weiter, die sich in der gleichen Richtung wie die Trocknerwalze 20 dreht. In dem Zug zwischen dem Abkreppschaber 24 und der Rollenspule 30 wird die Bahn durch einen Aktivluftfoil 32 stabilisiert, dessen stromaufwärtiger Rand benachbart zu der Abkreppschaberklinge 26 ist und dessen stromabwärtiger Rand nahe zu der Papierrolle 34 ist, die sich an der Rollenspule 30 aufbaut. Der Luftfoil 32 erstreckt sich in vorteilhafter Weise über die gesamte Breite der Papierbahn in der Maschinenquerrichtung. Der Luftfoil 32 ist so montiert, dass er um eine Drehachse 36 drehbar ist, die sich nahe zu dem stromaufwärtigen Rand des Luftfoils befindet, und die sich parallel zu der Maschinenquerrichtung erstreckt. Somit kann der Luftfoil gedreht werden, um den stromabwärtigen Rand von dem Luftfoil bei einer erwünschten Position relativ zu der anwachsenden Papierrolle 34 zu halten. Ein Aktuator 40 sieht die Betätigungskraft vor, die den Luftfoil 32 dreht, wenn die Papierrolle anwächst. Der Luftfoil 32 bewirkt ein Unterdrücken eines Flatterns der Bahn, das insbesondere bei Bahnen mit einem geringen Basisgewicht auftreten kann, die bei hohen Geschwindigkeiten laufen.
Der Luftfoil hat einen Aktivluftfoil, der Druckluft verwendet, um eine gerichtete Luftströmung zum Unterstützen der Bewegung der Bahn zu erzeugen. Ein derartiger Aktivluftfoil ist beispielsweise in dem Patent US 5 738 760 beschrieben. Genauer gesagt hat der Luftfoil eine Platte 42, die eine Bahnstützfläche 44 definiert, entlang der die Papierbahn läuft, und eine Vielzahl an anderen Wänden 46, 48, die zusammen mit der Platte 42 eine Innenkammer definieren, in die Druckluft geliefert wird. Öffnungen 49 in der Platte 42 geben Luft aus der Kammer in einer Richtung ab, die im Allgemeinen parallel zu der Bahnstützfläche 44 der Platte ist, womit eine Lage an sich bewegender Luft erzeugt wird, die die Papierbahn stützt.
2 ein alternatives Ausführungsbeispiel, das demjenigen von 1 mit der Ausnahme ähnlich ist, dass die Rollenspule 30 bei einer oberen Position relativ zu dem Aktivluftfoil 32 angeordnet ist, so dass die Papierbahn zu einer unteren Seite der sich aufbauenden Papierrolle 34 gewickelt wird, die sich in einer Richtung dreht, die entgegengesetzt ist zu der Richtung des Glättzylinders 20.
Der Luftfoil 32 hat außerdem eine integrierte Faseroptikmessvorrichtung 60. Die Faseroptikmessvorrichtung 60 hat eine Vielzahl an optischen Fasern 62, die schematisch in 3 gezeigt sind, die entlang des Luftfoils 32 entweder innen in dem Luftfoil oder entlang einer anderen Außenfläche außer der Bahnstützfläche 44 verlaufen. Jede optische Faser 62 hat ein Abtastende für ein Empfangen von Licht und Übertragen des Lichtes entlang der Faser zu ihrem entgegengesetzten Ende, an dem das übertragene Licht erfasst wird und die Eigenschaften von der Papierbahn aus diesem hergeleitet werden. Die Abtastenden von den Fasern 62 sind der Papierbahn zugewandt, die entlang der Bahnstützfläche 44 des Luftfoils läuft. Schließlich hat die Platte 42 von dem Luftfoil eine Vielzahl an Öffnungen 46, die durch diese hindurch verlaufen, und die Enden der optischen Fasern 62 sind in diesen Öffnungen so aufgenommen, dass die Abtastenden von den Fasern im Wesentlichen mit der Bahnstützfläche fluchten. Alternativ können die Abtastenden von den Fasern mit einer Vertiefung unterhalb der Bahnstützfläche 44 versehen sein; wobei es in diesem Fall ebenfalls möglich ist, die Öffnungen 46 mit einer (nicht gezeigten) transparenten Abdeckung aus Glas oder Kunststoff beispielsweise zu bedecken, um zu verhindern, dass die optischen Fasern durch Fasern oder Verschleißteilchen verschmutzt werden, wobei die Abdeckung so angeordnet ist, dass sie mit der Bahnstützfläche 44 fluchtet. Es ist des weiteren möglich, eine schlitzförmige Öffnung (oder mehr als eine derartige Öffnung) in der Luftfoilplatte 42 anzuwenden und eine Vielzahl an optischen Fasern in einer einzelnen Öffnung anzuordnen und zwar so entgegengesetzt, dass sich eine separate Öffnung für jede Faser ergibt.
Unabhängig davon, wie die Fasern 62 und die Öffnung(en) 46 angeordnet sind, sind die Abtastenden von den Fasern entlang der Maschinenquerrichtung beabstandet, wie in 2A gezeigt. Die Faserenden sind über im Wesentlichen die gesamte Breite oder über lediglich einen Abschnitt der Breite von der Papierbahn bei vorbestimmten Intervallen beispielsweise ungefähr 50-150 mm und vorzugsweise ungefähr 100 mm beabstandet.
3 zeigt eine Prüfvorrichtung 70, die die entgegengesetzten Enden der optischen Fasern 62 aufnimmt und das Licht erfasst, das durch jede Faser übertragen wird. Während das Licht, das durch jede Faser übertragen wird, kontinuierlich sein kann, kann die Prüfvorrichtung auch lediglich periodisch das Licht erfassen, das durch eine beliebige spezielle Faser übertragen wird. Somit kann beispielsweise die Prüfvorrichtung eine mechanische Vorrichtung sein, wie beispielsweise eine Drehvorrichtung, die in 3 gezeigt ist, bei der ein Element 72, das einen Detektor 74 trägt, derart umläuft, dass der Detektor 74 in Ausrichtung mit dem Ende von jeder optischen Faser 62 wiederum gebracht wird. Jede optische Faser wird somit einmal pro Umlauf des Elements 72 geprüft. Das Signal, das von jeder Faser geprüft wird, wird dann einem Prozessor 80 wie beispielsweise ein programmierter Computer mitgeteilt, der so betreibbar ist, dass er die Eigenschaften der Papierbahn aus den Signalen herleitet. Die Prüfvorrichtung 70 kann Signale zu dem Prozessor 80 als optische Signale über ein Faseroptikkabel senden, wobei in diesem Fall der Prozessor 80 so betreibbar ist, dass er die optischen Signale in elektrische Signale umwandelt, die dann quantifiziert werden, und bei einem Berechnen der Eigenschaften der Papierbahn verwendet werden. Alternativ kann die Prüfvorrichtung die optischen Signale von den Fasern in elektrische Signale umwandeln und kann die umgewandelten elektrischen Signale zu dem Prozessor senden.
Obwohl eine Drehprüfvorrichtung gezeigt ist, kann alternativ eine linear sich bewegende Prüfvorrichtung angewendet werden. Es ist ebenfalls möglich, eine Prüfvorrichtung anzuwenden, die die Faseroptiksignale eher durch ein elektronisches Prüfen prüft als durch ein mechanisches Prüfen. Es ist ebenfalls erkennbar, dass die Prüfvorrichtung und der Prozessor in die gleiche Vorrichtung integriert werden können, wenn dies erwünscht ist. Darüber hinaus kann jede optische Faser ihre eigene zugewiesene Vorrichtung haben, die kontinuierlich das optische Signal in elektrische Signale so umwandelt, dass sämtliche optische Signale von sämtlichen Fasern gleichzeitig in elektrische Signale umgewandelt werden, die entweder kontinuierlich oder periodisch überwacht werden.
Wie dies in 2 gezeigt ist, kann zusätzlich zu der Faseroptikmessvorrichtung 60 das Trockenende von der Papiermaschine auch weitere Sensoren 61-64 an verschiedenen Orten zum Messen der Eigenschaften der Bahn haben. In vorteilhafter Weise kann der Sensor 61 einen Infrarottemperatursensor aufweisen, der stromaufwärtig von dem Abkreppschaber 24 angeordnet ist, um die Bahntemperatur zu messen, bevor die Bahn von der Trocknerwalze 20 abgekreppt wird. Es ist herausgefunden worden, dass es eine gute Wechselbeziehung zwischen dem Bahnfeuchtigkeitsgehalt und der Bahntemperatur gibt, die durch einen Infrarottemperatursensor gemessen wird. Demgemäß kann die Bahntemperatur, die durch den Sensor 61 gemessen wird, verwendet werden, um den Bahnfeuchtigkeitsgehalt zu bestimmen, der in das Trockenende hineingeht. Die Sensoren 63 und 64 können verwendet werden, um die Geschwindigkeit von der Bahn zu messen.
Die Sensoren 60 messen die Eigenschaften von dem Papier unter Verwendung einer Reflektanztechnik. Messstrahlbündel wie beispielsweise elektromagnetische Wellen, Ultraschallenergie, Lichtwellen in dem sichtbaren oder unsichtbaren Spektrum oder dergleichen werden durch die Sensoren zu der Bahn, die entlang des Luftfoils tritt, ausgegeben und reflektierte Messstrahlbündel von der Bahn werden durch die Sensoren empfangen und verarbeitet, um die Eigenschaften der Bahn zu schlussfolgern. Insbesondere werden der Feuchtigkeitsgehalt und/oder das Basisgewicht von dem Papier vorzugsweise bestimmt. Der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn kann unter Verwendung von Infrarotsensoren und -techniken gemessen werden, wobei derartige Techniken bekannt sind.
Vor der vorliegenden Erfindung wurde die Messung von dem Basisgewicht ausgeführt, indem eine Quelle von radioaktiven Isotopen an einer Seite der Bahn angeordnet worden ist, und ein Detektor an der anderen Seite angeordnet worden ist und ein Detektor an der anderen Seite angeordnet worden ist.
Der Detektor empfängt die radioaktiven Strahlen, die durch die Bahn hindurch treten und schlussfolgert das Basisgewicht auf der Grundlage der Absorptionsmenge der Radioaktivität durch die Bahn. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden jedoch Messstrahlbündel wie beispielsweise infrarote Wellen von der Bahn reflektiert und die reflektierten Messstrahlbündel werden empfangen und unter Verwendung von Spektralanalyseverfahren analysiert. Das Basisgewicht steht in Wechselbeziehung zu Änderungen in dem Spektralgehalt der reflektierten Messstrahlbündel in derartiger Weise, dass auf der Grundlage der Spektralanalyse das Basisgewicht von dem Papier geschlussfolgert wird.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel von einem Aktivluftfoil 32, der einen Messkopf 50 hat, der in diesem untergebracht ist. Der Messkopf 50 hat zumindest einen Sensor zum Messen von einer oder mehreren Eigenschaften der Papierbahn wie beispielsweise das Basisgewicht. In dem Kopf 50 kann mehr als ein Sensor eingebaut sein, wie beispielsweise ein Basisgewichtsensor und ein Feuchtigkeits- oder Temperatursensor. Der Messkopf 50 ist in der Maschinenquerrichtung entlang einer Schiene 52 oder dergleichen durchlauffähig. Der Luftfoil hat einen Schlitz 54, der sich entlang der Maschinenquerrichtung ausgerichtet zu dem durchlaufenden Kopf 50 erstreckt. Der Luftfoil kann eine bewegliche Abdeckung 56 haben, um den Schlitz 54 zu bedecken, wenn der Messkopf 50 nicht verwendet wird, um die Bahneigenschaft oder Bahneigenschaften zu messen. Die Sensoren von dem Messkopf 50 wenden vorzugsweise eine Reflektanzmesstechnik an, wie dies vorstehend beschrieben ist.
5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem der Aufroller einen Riemen 100 aufweist, der um eine Vielzahl an Führungswalzen 102, 104 und 106 schleifenartig angeordnet ist, wobei die Führungswalze 106 zum Antreiben des Riemens drehbar angetrieben wird. Die Führungswalze 106 befindet sich benachbart zu der sich aufbauenden Papierrolle 34. Die Führungswalze 102 ist stromaufwärtig von der Papierrolle 34 und bei einem kurzen Abstand stromabwärtig von dem Abkreppschaber 24 beabstandet. Der Abschnitt der Schleife von dem Riemen zwischen der Führungswalze 102 und der Führungswalze 106 bewirkt ein Stabilisieren der Bahn, wenn diese von dem Abkreppschaber zu dem Spalt läuft, der zwischen dem Riemen 100 und der Papierrolle 34 definiert ist. 6 zeigt eine Variante, bei der eine Vorrichtung 108 für ein Erzeugen eines Unterdrucks innerhalb der Schleife von dem Riemen 100 angeordnet ist, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel der Riemen 100 durchlässig sein sollte. Die Vorrichtung 108 kann ein Unterdruckkasten sein oder kann alternativ eine Vorrichtung sein, die einen Unterdruck erzeugt, indem Luft über den Coanda-Effekt geblasen wird, wie beispielsweise eine Vorrichtung, die durch die Metso Corporation unter dem Markennamen Blowbox auf den Markt gebracht worden ist.
Bei den Ausführungsbeispielen der 5 und 6 sind Reflektanzmesssensoren 110 an einer geeigneten Stütze 112 wie beispielsweise ein Balken oder dergleichen benachbart zu dem Stützriemen 100 derart montiert, dass die Bahn zwischen den Sensoren und dem Riemen angeordnet ist. Die Sensoren 110 können entweder stationäre oder durchlaufende Sensoren sein. Die Sensoren wenden die vorstehend beschriebenen Reflektanztechniken an, um das Basisgewicht zu messen, und sie können außerdem einen oder mehrere andere Parameter, wie beispielsweise den Feuchtigkeitsgehalt messen.
Der Riemen 100 in den 5 und 6 befindet sich bei einer oberen Position in Bezug auf die Bahn und die Papierrolle, kann sich aber alternativ in einer unteren Position relativ zu der Bahn und der Papierrolle derart befinden, dass die Bahn oben auf dem Riemen gestützt wird und durch den Riemen zu einer unteren Seite der Papierrolle geführt wird, die sich im Gegenuhrzeigersinn dreht (das heißt entgegengesetzt zu der Richtung, die in den 5 und 6 gezeigt ist).
Es wird von Fachleuten erkannt, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt sind, dass sie bei Papiermaschinen angewendet werden, die einen Glätttrockner als eine Endtrocknungsvorrichtung anwenden, sondern dass sie auch bei anderen Arten an Maschinen angewendet werden können, wie beispielsweise jene, die einen oder mehrere Durchlufttrocknereinheiten (TAD-Einheiten) als den Endtrockner (die Endtrockner) anwenden. Als lediglich ein Beispiel zeigt 7 eine Papiermaschine 200 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Maschine 200 hat eine Bahnbildungspartie 210 mit einem Doppelsiebformer. Der Former umfasst eine Formerwalze 212, ein inneres Sieb 214, das in einer endlosen Schleife um Führungswalzen 216 derart ausgebildet ist, dass das innere Sieb um einen Sektor der Formerwalze tritt, ein äußeres Sieb 218, das in einer endlosen Schleife um Führungswalzen 220 derart ausgebildet ist, dass das äußere Sieb um den Sektor von der Formerwalze auf dem inneren Sieb tritt, und einen Stoffauflaufkasten 222, der eine wässrige Suspension an Papierherstellfasern zwischen dem inneren und dem äußeren Sieb unmittelbar stromaufwärtig von der Formerwalze so abgibt, dass eine nasse Papierbahn zwischen den Sieben ausgebildet wird. Die nasse Bahn wird teilentwässert, indem sie zwischen den Sieben gepresst wird, wenn sie um die Formerwalze treten, und die teilentwässerte Bahn wird von dem äußeren Sieb getrennt und wird an dem inneren Sieb 214 stromabwärtig von der Formerwalze zu einem Bahnübertragungspunkt befördert. An dem Bahnübertragungspunkt wird die Bahn von dem inneren Sieb 214 zu einem TAD-Gewebe 224 mit der Hilfe einer Saugvorrichtung 226 übertragen, die im Inneren von der Schleife des TAD-Gewebes angeordnet ist. Das TAD-Gewebe 224 läuft in einer endlosen Schleife um Führungswalzen 228. Das TAD-Gewebe, an dem die Bahn befördert wird, tritt um eine Öffnungen aufweisende Trocknungswalze 230 von jeweils einem Paar an TAD-Einheiten mit nach außen gerichteter Strömung. Eine Abgabehaube 232 umgibt den Abschnitt von jeder Trocknungswalze 230, um den herum das TAD-Gewebe und die Bahn treten. In einer herkömmlichen Weise wird Trocknungsluft von dem Inneren von jeder Trocknungswalze 230 radial nach außen durch den Öffnungen aufweisenden Mantel der Walze und somit durch die Bahn und durch das TAD-Gewebe geliefert und wird durch die Abgabehauben abgegeben.
Das TAD-Gewebe, das sich stromabwärtig von der zweiten TAD-Einheit befindet, befördert die Bahn an der nach außen weisenden Oberfläche von dem Gewebe. Das Gewebe erstreckt sich an diesem Ort zwischen einem Paar an Führungswalzen 234, 236, die jeweils stromaufwärtig und stromabwärtig von einer Wickelstation eines Aufrollers 240 angeordnet sind. Der Aufroller hat eine geeignete Einrichtung (die nicht gezeigt ist), die so betreibbar ist, dass sie eine Rollenspule 242 ergreift und drehbar antreibt, um die die Papierbahn zu wickeln ist, und so betreibbar ist, dass sie die drehbar angetriebene Rollenspule gegen das TAD-Gewebe 224 so drängt, dass zwischen ihnen ein Spalt ausgebildet wird. Die Papierbahn, die an dem TAD-Gewebe befördert wird, läuft in diesen Spalt und wird somit auf der Rollenspule aufgewickelt, um eine Papierrolle aufzubauen. Der Aufroller ist so betreibbar, dass er die Rollenspule bewegt, wenn die Papierrolle sich aufbaut, um so den zunehmenden Durchmesser von der Rolle auszugleichen. Es ist erkennbar, dass die Papiermaschine gemäß 7 eine Reihe an Vorteilen bietet. Zunächst wird die Papierbahn die ganze Zeit an einem Sieb oder einem Gewebe derart gestützt, dass keine freien Züge vorhanden sind. Zweitens kann die Gesamtlänge und die Standfläche der Maschine klein gestaltet werden, da der Aufroller 240 eng an die letzte TAD-Einheit gekoppelt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Reflektanzmesssensoren 250 an einer beliebigen oder an sämtlichen der Positionen angeordnet werden, die in 7 gezeigt sind, um die Eigenschaften der Papierbahn zu messen, die an der unteren Oberfläche von dem TAD-Gewebe 224 gestützt ist. In dieser Art und Weise werden die Eigenschaften der Papierbahn gemessen, ohne dass irgendwelche offenen Züge erforderlich sind, wie dies bei den herkömmlichen Messverfahren der Übertragungsart der Fall ist. Die Sensoren 250 können entweder stationäre oder durchlaufende Sensoren sein.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass eine Reihe an Vorteilen gegenüber herkömmlichen Papiermaschinen erzielt wird. Die Reflektanzmessung von dem Papierbasisgewicht und anderen Parametern ermöglicht das Beseitigen von offenen Zügen und das enge Kuppeln des Aufrollers an die Trockenpartie, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Bahnreißens verringert wird und die Gesamtlänge der Maschine verkleinert wird und ein kompakter Aufbau vorgesehen wird.
Darüber hinaus macht es die vorliegende Erfindung relativ einfach, die in hoher und niedriger Häufigkeit auftretenden MD-Variationen bei den Bahneigenschaften zu erfassen, da die Optikfasersignale bei einer Rate geprüft werden können, die schneller als die kürzeste zu erwartende Periode von MD-Variationen ist, oder sogar kontinuierlich überwacht werden können, wenn dies erwünscht ist.
Viele Abwandlungen und andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute offensichtlich, die von der vorliegenden Erfindung durch den Vorteil der Lehren angesprochen werden, die in der vorstehend dargelegten Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen dargelegt werden. Beispielsweise können die Ausführungsbeispiele, die hierbei veranschaulicht und so beschrieben sind, dass sie einen Glätttrockner haben, stattdessen andere Arten an Trocknungsvorrichtungen haben wie beispielsweise Durchlufttrockner. Daher sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, und dass Abwandlungen und andere Ausführungsbeispiele in dem Umfang der beigefügten Ansprüche umfasst sein sollen.

Claims

Trockenende einer Papierherstellmaschine mit: – einem Trockner (20; 200) für ein Trocknen einer Papierbahn; – einem Aufroller, der stromabwärtig von dem Trockner (20; 200) positioniert ist, zum Wickeln der Bahn zum Ausbilden einer Papierrolle (34); – einer Bahnstütze in Form eines laufenden Riemens (100) oder Gewebes (224), wobei diese zwischen dem Trockner (20; 200) und dem Aufroller positioniert ist, wobei die Bahnstütze (100; 224) eine Stütze für die Bahn derart vorsieht, dass eine erste Seite der Bahn freigelegt ist und eine entgegengesetzte zweite Seite der Bahn in Gegenüberlage zu der Bahnstütze (100; 224) ist, wobei die Bahnstütze (100; 224) eine Stütze für die Bahn zwischen dem Trockner (20; 200) und der Papierrolle (34) vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenende außerdem eine Messvorrichtung (110; 250) aufweist für ein Messen von zumindest einer Eigenschaft der Bahn, wobei die Messvorrichtung (110; 250) eine Reflexionsmessvorrichtung ist, die nahe zu der ersten Seite der Bahn angeordnet ist, wobei die Reflexionsmessvorrichtung (110; 250) Messstrahlbündel zu der Bahn an der Bahnstütze ausgibt und reflektierte Messstrahlbündel von der Bahn empfängt und zumindest eine Eigenschaft von der Bahn auf der Grundlage der reflektierten Messstrahlbündel schlussfolgert.
Trockenende der Papierherstellmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockner ein Durchlufttrockner (200) ist und die Bahnstütze ein Durchlufttrocknungsgewebe (224) ist, das in einer endlosen Schleife angeordnet ist, die eine Papierbahn durch den Trockner (200) befördert.
Trockenende der Papierherstellmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockner ein Glätttrockner (20) ist und die Bahnstütze ein Riemen (100) ist, der in einer endlosen Schleife angeordnet ist, die eine Papierbahn zwischen dem Trockner (20) und dem Aufroller befördert.
Trockenende der Papierherstellmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnstütze (100; 224) die Bahn an einer Messstation vorbei befördert, an der zumindest eine Reflexionsmessvorrichtung (110; 250) angeordnet ist.
Trockenende der Papierherstellmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (110; 250) eine Faseroptikmessvorrichtung aufweist.
Trockenende der Papierherstellmaschine gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faseroptikmessvorrichtung (110; 250) eine Vielzahl an optischen Fasern aufweist, die jeweils ein Abtastende haben, wobei die Abtastenden der optischen Fasern der Papierbahn zugewandt sind.
Trockenende der Papierherstellmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnstütze (100; 224) einen Spalt mit der Papierrolle (34) in dem Aufroller ausbildet und die Bahn in den Spalt führt.
Verfahren zum Messen einer Eigenschaft einer laufenden Papierbahn in einem Trockenende einer Papierherstellmaschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Stützen der Bahn an einer Bahnstütze in Form eines laufenden Riemens (100) oder Gewebes (224), wobei diese in dem Trockenende zwischen einem Trockner (20; 200) und einem Aufroller der Papierherstellmaschine derart angeordnet ist, dass eine erste Seite der Bahn freigelegt ist und die entgegengesetzte zweite Seite der Bahn in Gegenüberlage zu der Bahnstütze (100; 224) ist, wobei die Bahnstütze (100; 224) eine Stütze für die Bahn zwischen dem Trockner (20; 200) und einer Papierrolle (34) vorsieht, die in dem Aufroller gehalten wird, gekennzeichnet durch – Ausgeben von Messstrahlbündeln zu der ersten Seite der Bahn an der Bahnstütze (100; 224) in derartiger Weise, dass bewirkt wird, dass die Messstrahlbündel von der Bahn reflektiert werden; – Empfangen der Messstrahlbündel, die von der Bahn reflektiert worden sind; und – Analysieren der reflektierten Messstrahlbündel, um eine Eigenschaft von dem Papier zu messen.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Trockner ein Durchlufttrockner ist und die Bahnstütze ein Durchlufttrocknungsgewebe (224) ist, das in einer endlosen Schleife angeordnet ist, wobei das Gewebe (224) die Bahn durch den Durchlufttrockner (200) befördert, wobei die endlose Schleife von dem Gewebe (224) an der Außenseite von dem Durchlufttrockner so eingerichtet ist, dass sie die Bahn an der nach außen gewandten Fläche von dem Gewebe an einer Messstation vorbei befördert, an der eine Reflexionsmessvorrichtung (250) angeordnet ist für ein Ausführen der Schritte des Ausgebens, Empfangens und Analysierens.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei der Trockner ein Glätttrockner (20) ist und die Bahnstütze ein Riemen (100) ist.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Messstrahlbündel zu der Bahn gerichtet werden und von der Bahn bei jeder einer Vielzahl an fixierten Positionen, die in einer Maschinenquerrichtung der Bahn beabstandet sind, so empfangen werden, dass die Bahn bei einer Vielzahl an einzelnen beabstandeten Orten gemessen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Messstrahlbündel zu der Bahn gerichtet werden, und von der Bahn empfangen werden durch einen durchlaufenden Sensor, der entlang einer Maschinenquerrichtung der Bahn läuft, um so die Bahn über ihre Breite zu messen.