NO840603L - Fremgangsmaate og innretning til aa bestemme en fibermasses egenskaper - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og innretning

til å bestemme en fibermasses egenskaper

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en innretning

til- å bestemme en fibermasses egenskaper ved å utmåle en bestemt volummengde av massen, måle dens temperatur og drenere bort vann fra den ved hjelp av trykkforskjell.

Fra tidsskriftene Svensk Papperstidning, 9 (1977) 265-

284 og Pulp&Paper 55 (1981) s. 72-75 er der kjent forsjellige fremgangsmåter og innretninger til å bestemme fibermassers egenskaper. Ved disse fremgangsmåter måler man først fibersuspensjonens konsistens, og ved behov blir fibersuspensjonen med tanke på målingen utspedd til passende konsistens. I

den førstnevnte publikasjon blir det fastslått at en passende konsistens er omtrent 1 g/l for umalte fibre og ca. 0,25 g/l for malte fibre og tremasse. I den sistnevnte publikasjon blir det nevnt at fibersuspensjonen skal utspes til en konsistens av omtrent 0,5%. Fremgangsmåten ifølge den førstnevnte publikasjon beror på at man måler den trykkforskjell som oppstår over fibersjiktet som dreneres på viren når strømmen av væsken gjennom viren er konstant, og fremgangsmåten ifølge den annen publikasjon beror på at man måler hastigheten av væskestrømningen gjennom fiberlaget når det holdes under konstant trykk. Ved begge metodene måles dessuten fibersuspensjonens temperatur, og ut fra de oppnådde måleresultater kan man så regne seg til fibermassens øvrige egenskaper.

Med disse metoder er det ikke mulig å bestemme fibersuspensjonens konsistens, så denne bør analyseres separat før bestemmelsen begynner. Dessuten kan disse tidligere kjente bestemmelsesmetoder ikke anvendes generelt, men bare for meget utspedde fibersuspensjoner, så de ofte ikke kan utføres direkte på prøver tatt fra prosesstrømmen, men denne først bør spes ut til passende konsistens. Med disse tidligere kjente målemetoder får man heller ikke pålitelige resultater når det gjelder å bestemme egenskapene hos masser med høyt innhold av ragg, f.eks. en slipemaskins stentraumasser.

Dessuten er disse bestemmelsesmetoder relativt ømfintlige

for luft som finnes i fibersuspensjonen, og som i alminnelighet bør fjernes fra denne innen målingen begynner.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å skaffe

en fremgangsmåte og en innretning til bestemmelse av en fibermasses egenskaper hvor disse, selv konsistensen, kan bestemmes f.eks. direkte fra prosesstrømmen uten forutgående utspedning, samtidig som det er mulig å bestemme egenskapene hos selv meget raggholdige masser som en slipemaskins stentraumasser,

og eventuelt tilstedeværende luft i fibersuspensjonen ikke på noen måte er hindrende for målingen.

Oppfinnelsens vesentlige kjennetegn fremgår av patent-kravene.

I motsetning til hva som skjer ved de omtalte kjente metoder, lar man vannet i alt vesentlig dreneres ut av fibersuspensjonen for dannelse av en massekake på viren, og først deretter måles opptredende trykkforskjell over den drenerte massekake, den gjennomstrømmende luftmengde eller begge deler.. I henhold til oppfinnelsen måler man således den hemmende virkning av den på viren drenerte massekake på-luftstrømningen, noe man hensiktsmessig gjør enten ved å måle luftens strøm-ningsmengde ved konstant trykkforskjell over massekaken eller ved å måle den trykkforskjell som oppstår over massekaken når luftstrømningen er konstant. En passende likevektstilstand for målingen oppstår relativt snart etter at hovedsakelig alt vann er fjernet fra massen, det vil i praksis si f.eks. 15-150 sek. etter påbegynt drenering.

Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det også mulig

å bestemme fibersuspensjonens konsistens ved for en bestemt volummengde fibersuspensjon å måle temperatur og virkning på luftstrømmen og å veie den på viren drenerte massekake.

Man har fastslått det overraskende forhold at det på denne måte ved bruk av fremgangsmåten og innretningen ifølge oppfinnelsen lykkes å bestemme både massens konsistens og kvalitet

relativt pålitelig over et vidt område av temperatur, konsistens og nedmalingsgrad, og det både i laboratorium og direkte fra prosesstrømmen, liksom det ved bruk av fremgangsmåten

og innretningen ifølge oppfinnelsen også er mulig å bestemme flere papirtekniske egenskaper selv hos masser med stort ragginnhold, som en slipemaskins stentraumasse. Bestemmelsesmetoden ifølge oppfinnelsen er meget rask og nøyaktig, siden man med den samtidig tar hensyn til såvel temperaturen av en bestemt volummengde massesuspensjon, vekten av en suge-drenert massekake, som virkningen av de over den sugedrenerte massekake opptredende trykkforskjeller på sluttresultatet, hvoretter man så på dette grunnlag kan regne ut massens egenskaper på matematisk vei. Ved å måle de nevnte tre egenskaper på en prøvemengde av bestemt volum, altså temperatur, massekakens vekt og massekakens innvirkning på luftstrømningen gjennom den, kan man ifølge utførte målinger uventet nøyaktig bestemme bl.a. de følgende egenskaper: konsistens, nedmalingsgrad, våtstyrke, strekkindeks, rivindeks, spaltestyrke, lys-spredning og finstoffinnhold. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er ikke avhengig av massesuspensjonens konsistens, idet denne kan variere innen meget vide grenser, f.eks. fra 0,1% til 3%. Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det således mulig å måle og regne ut fibermassens egenskaper direkte, f.eks. fra en slipemaskins stentraumasser, hvis konsistens typisk ligger i området 1-2%.

Siden den fremkomne trykkforskjell over massekaken eller gjennomstrømningen først måles etter at hovedsakelig alt vann er fjernet gjennom viren, kan eventuelt tilstedeværende luft i massesuspensjonen ikke på noen måte forstyrre måle-resultatet. Bestemmelsesmetoden ifølge oppfinnelsen er derfor meget eksakt.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan man som nevnt fordelaktig enten måle luftstrømmen gjennom den drenerte massekake når trykkforskjellen mellom de to sider av denne er konstant, eller måle den trykkforskjell som oppstår over den drenerte massekake når luftstrømningen gjennom denne er konstant. Det er selvsagt også mulig å måle både trykkforskjell og luftstrømning, men ved å holde den ene konstant forenkler man både målingen og de etterfølgende tiltak. Trykkforskjellen tilveiebringer man fordelaktig ved å suge med undertrykk på motsatt side av viren sett fra massekaken.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli belyst nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 og 2 skjematisk an-skueliggjør hver sin gunstige utførelsesform for oppfinnelsen.

I utførelsen på fig. 1 blir prøven som skal undersøkes, først tilført et prøvekar 2 som er utrustet med en blander I og oppviser en temperaturmåler 3 og en varmeveksler 20

som gjør det mulig ved behov å kjøle eller varme opp prøven. Med et doseringsorgan 4 som arbeider med stempel, blir en bestemt volummengde fibersuspensjon overført fra karet 2

til et målekar 5 i form av en sylinder som er åpen oventil og nedentil. Før den volummessig bestemte prøvemengde innføres i målekaret 5, blir dette senket slik at dets underkant kommer ned mot overflaten av den endeløse vire 6. På motsatt side av viren 6 i forhold til målekaret 5, altså undersiden, sitter et sugekammer 19 som er forbundet med en vakuumpumpe 8 og med en trykkmåler 9 til å måle undertrykket i sugekammeret 19. Ved hjelp av vakuumpumpen 8 suges vannet bort fra prøve-mengden i målekaret 5 gjennom viren 6 til det underliggende sugekammer 19, og når så hovedsakelig alt vann er suget bort fra den drenerte massekake på viren 6, måler man undertrykket i sugekammeret 19 med måleren 9.

Etter undertrykkmålingen løftes målekaret 5 opp og bort fra viren 6, så den del av viren massekaken befinner seg på, ved hjelp av en drivmotor 7 for den endeløse vire 6 kan forskyves frem rundt omstyringsvalsen 18 for å la massekaken på viren 6 falle ned på en underliggende veieanordning 11. Løsning av massekaken fra viren 6 kan sikres med en luftdyse 10 som sitter på innsiden av vireparten og etter omstyringsvalsen og er rettet mot viren, og etterpuss av viren skjer på samme måte med en vanndyse 14 som sitter på virepartens innside etter luftdysen og likeledes er rettet mot viren 6. Etter veiningen fjernes massekaken fra veieanordningen II med en skovl 12.

Måleresultatene fra temperaturmåleren 3, undertrykks-måleren 9 og veieanordningen 11 overføres til en registreringsanordning 13 og derfra videre til en styre- og regneenhet 15, hvormed massens opprinnelige konsistens, finstoffinnhold, papirtekniske egenskaper og øvrige mulige data som er represen-tative for massens kvalitet, utregnes ut fra de registrerte måledata under anvendelse av særskilt bestemte modeller.

Med styre- og regneenheten 15 styres også funksjonene av doseringsorganet 4, målekaret 5, motoren 7 og skovlen 12.

Utførelsen på fig. 2 skiller seg fra den på fig. 1 ved

at man istedenfor en endeløs vire gjør bruk av en fast plan-vire 6 som prøvemengden dreneres gjennom. Fra den faste vire 6 fjernes massekaken som er drenert på den, med en skovl 21 som kan beveges frem og tilbake langs viren, og hvormed massekaken så overføres til den underliggende veieanordning 11.

Til sugekammeret 19 under viren 6 er der koblet en ledning til innmatning av trykkluft til sugekammeret 19, og denne trykkluft som innmates under viren 6, løser den på viren drenerte massekake fra denne innen massekaken fjernes fra viren 6 med skovlen 21. Til sugekammeret 19 er der dessuten koblet et vanntilførselsrør 14 hvormed vann under trykk kan innmates i sugekammeret 19 eller sprøytes mot viren 6 for å fjerne fibre som måtte ha satt seg fast på viren 6, innen neste prøvemengde dreneres gjennom viren.

Oppfinnelsen vil bli belyst nærmere i det følgende ved

et eksempel.

Eksempel

Konsistensen av 21 grovsorterte stentraumasser ble bestemt ved standardmetoder. Resultatene for de respektive prøver er oppført i tabell 1 .

De samme prøver ble undersøkt ved bestemmelsesmåten ifølge oppfinnelsen, og prøvens temperatur, den filtrerte massekakes vekt og det dannede undertrykk under den filtrerte massekake ble registrert og innskrevet i tabellen. Med utgangs-punkt i disse måleresultater, søkte man for konsistensen en reggresjonsmodell med konsistensen som sekundærvariabel og med de ovennevnte tre måleresultater som primærvariable, altså vekt, undertrykk og temperatur. Ved reggresjonsanalysens hjelp fikk man følgende modell for konsistensen: -4 -7 Konsistensen = -0,140 + 245 x 10 x vekt - 254 x 10

x vakuum x temperatur + 115 x 10 ^x vekt x vakuum + 173 x

-4 -6 2

10 x temperatur - 151 x 10 x temperatur .

Som korrelasjonsgrad for konsistensmodellen fikk man

i den forbindelse 99,4%, som = 100 x R 2, hvor R er modellens resulterende korrelasjonskoeffisient. Den resulterende korre-las jonskoef f isient ble dermed for konsistensen 99,7%.

Med denne modell er det således mulig å regne ut konsistensen for en ukjent prøve ved å måle dens temperatur og vekten av en massekake som er dannet ut fra den ved drenering, samt det dannede undertrykk under den drenerte massekake.

Blir således den ukjente prøves temperatur 28°C, massekakens vekt 35 g og målt undertrykk 150 mm/Hg, er det mulig

å regne ut konsistensen av denne ukjente masse ved å sette inn disse verdier i den ovenstående formel, hvorved sluttresultatet blir en konsistens på 1,58%:s.

På tilsvarende måte som konsistensen kan massens øvrige egenskaper regnes ut ved hjelp av oppnådde måleresultater

ved at man lager en reggresjonsmodell ut fra resultater opp-nådd ved standardmetoden og ut fra den så regner ut en ønsket egenskap fra måleresultatene for prøven.

I de ovenfor beskrevne eksempler såvel som i innretningene på fig. 1 og 2 skjer drenerings- og målefåsene like etter hverandre med den samme anordning som tilveiebringer trykkforskjellen.

Drenerings- og målefasene kan også skje adskilt og i særskilte enheter. Således kan der for drenering av vannet finnes en særskilt innretning som tilveiebringer undertrykk eller trykkforskjell, hvorunder vannets separasjonsevne kan justeres på ønsket måte uavhengig av senere tiltak. Man kan da eventuelt fjerne vannet fra massekaken på en måte som er gunstigere fra et målesynspunkt. På samme måte kan man med måleanordningen for luftstrømningen utføre luftstrømnings-målingen eller på tilsvarende måte reguleringen av trykkfor--skjelen eller undertrykket på en gunstigere måte uansett hvorledes fjernelsen av vannet er regulert. I så fall dreneres vann fra filterblandingen først i dreneringsanordningen hvor fibrene danner en massekake. Massekaken blir deretter overført til måleanordningen hvor dens motstand mot gjennomstrømning av luft blir målt. Deretter foretas veiing av massekaken og utregning av fibermassens egenskaper. En innretning opp-bygget av særskilte enheter vil også kunne gjøres automatisk hvis det skulle ønskes.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til å bestemme en fibermasses egenskaper ved å tilmåle en bestemt volummengde fibermasse (4), måle (3) dens temperatur og drenere (6) vann fra den ved hjelp av trykkforskjell (8),karakterisert vedat vannet i det vesentlige dreneres bort fra masseblandingen, en luftstrømning gjennom den drenerte massekake tilveiebringes ved hjelp av trykkforskjell, massekakens motstand mot luft-strømningen måles, og massekaken veies, hvoretter massens egenskaper utregnes ut fra måleresultatene med modeller utviklet på i og for seg kjent måte.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 ,karakterisert vedat massekakens hemmende virkning på luft-strømningen måles som trykkforskjell over massekaken ved konstant luftstrømning.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat massekakens hemmende virkning på luft-strømmen måles som strømningsmengde av luften ved konstant trykkforskjell over massekaken.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat trykkforskjellen for tilveiebringelse av luftstrømmen bevirkes ved at luft avsuges på massekakens ene side mens det normale lufttrykk virker på den annen side og at massekakens hemmende virkning på luftstrømningen måles som^tilveiebrag^ undertrykk. øle/t

5. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-4,karakterisert vedat dreneringen av vannet fra masseblandingen og målingen av massekakens hemmende virkning på luftstrømningen skjer umiddelbart på hverandre, idet luftstrømningen gjennom massekaken påbegynnes etter at vannet er drenert tilstrekkelig fra den, og at massekakens hemmende virkning på luftstrømningen måles en bestemt tid etter dreneringens begynnelse.

6. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-5,karakterisert vedat målingen utføres i en fase da der er nådd en fra et målesynspunkt tilstrekkelig likevektstilstand, typisk tidligst når vann er drenert fra fibermassen i ca. 30 sek.

7. Innretning til å bestemme fibermassers egenskaper, om-fattende et med blander (1) utrustet kar (2) for prøven, en anordning til måling av temperaturen, organer (4, 5, 8) til å lede prøven til en vire (6) og fjenelse av vann gjennom viren ved hjelp av trykkforskjell, en anordning (9) til å måle trykkforskjellen eller gjennomstrømningen som er oppstått på viren (6) og den påhvilende masse og anordninger (13,

15) til å registrere oppnådde måleresultater og tilkjennegi massens egenskaper,karakterisert veden doseringsanordning (4) til å føre en bestemt volummengde fra karet (3) til et mot viren plassert målekar (5), hvilken registreringsanordning (13) er innrettet til å registrere den fremkomne trykkforskjell eller gjennomstrømningen over viren (6) og ovenpå den påhvilende masse først etter at hovedsakelig alt vann er fjernet fra det på viren (6) drenerte masseskikt, organer (7 eller 21, 10) til å fjerne masseskiktet fra viren (6) samt en anordning (11) til å veie masseskiktet.

8. Innretning som angitt i krav 7,karakterisert vedat viren er en endeløs vire (6) med organer (7) til å forskyve den etter at målekaret (5) er løftet bort fra viren (6) for å flytte en ren viredel inn over sugeanord-ningen (8) som befinner seg på den motsatte side i forhold til målekaret (5).

9. Innretning som angitt i krav 8,karakterisert vedat der på virepartens (6) innerside sitter en mot viren nedadrettet dyse (10) til å fjerne masseskiktet fra viren (6) og bringe det til å falle ned på veieanordningen (11) under viren.

10. Innretning som angitt i krav 9, k«arakteri-sert ved at der på innsiden av vireparten (6) etter luftdysen (10) sitter en likeledes ned mot viren rettet vanndyse (14) til rengjøring av viren.

11. Innretning som angitt i krav 7,karakterisert vedat organene til å fjerne masseskiktet fra viren (6) omfatter en skovl (21) som kan beveges frem og tilbake over virens overside, og hvormed den på viren drenerte massekake fjernes fra viren og forskyves til veieanordningen (11).

12. Innretning som angitt i krav 11,karakterisert vedet organ (10) som er anordnet under viren (6) og innrettet til å lede trykkluft inn under viren (6) og mot den påhvilende massekake for å lette løsning av massekaken.

13. Innretning som angitt i krav 11 eller 12,karakterisert vedet organ (14) som er anordnet under viren (6) og innrettet til å lede vann eller spylefluidum gjennom viren (6) for å rengjøre denne.

14. Innretning som angitt i et av kravene 7-13,karakterisert vedat doseringsanordningen (4) arbeider etter stempelprinsippet.

15. Innretning som angitt i et av kravene 7-14,karakterisert vedat blandekaret (2) oppviser organer (20) til å regulere temperaturen av en prøve som er fjernet fra prosessen.