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Gebiet der
Erfindung
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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.
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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.
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Hintergrund der Erfindung
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Reflektanzmesssensoren können überall montiert
werden, wo eine direkte Sichtlinie zu der Papierbahn vorhanden ist,
die an dem Gewebe oder dem Riemen gestützt ist.
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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.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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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.
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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.
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2 zeigt
eine Ansicht, die 1 ähnlich ist, jedoch mit der
Rollenspule in einer oberen Position relativ zu dem Luftfoil.
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2A zeigt
eine ausschnittartige Draufsicht auf den Aktivluftfoil unter Betrachtung
entlang einer Linie 2A-2A in 2.
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3 zeigt
eine schematische Abbildung von einer Prüfvorrichtung, die mit den optischen
Fasern des Luftfoils verbunden ist.
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4 zeigt
einen Aktivluftfoil, der einen durchlaufenden Sensor unterbringt.
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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.
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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.
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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.
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Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.