способ измерения степени концентрации волокна и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ измерения степени концентрации волокна в волокнистой массе внутри машины (1), в частности рафинера, для изготовления бумажной волокнистой массы, где машина (1) содержит статор (5) и противостоящий ему ротор (3), между которыми образуют зазор (6) для размалывания волокнистой массы, причем статор (5) снабжен по меньшей мере одним датчиком (7), предназначенным для взаимодействия с поверхностью ротора и содержащим тело (10) для измерения полного сопротивления с чувствительной поверхностью (18), где тело (10) для измерения полного сопротивления установлено в статоре (5) таким образом, что его можно перемещать в осевом направлении, отличающийся тем, что измерения полного сопротивления между поверхностью ротора и чувствительной поверхностью (18) производят во время осевого перемещения тела (10) для измерения полного сопротивления, и тем, что разности между измеренными значениями полного сопротивления используют вместе с величиной перемещения для определения диэлектрической постоянной волокнистой массы, по которой определяют степень концентрации волокна в волокнистой массе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину перемещения измеряют с использованием измерительного устройства (21), связанного с телом (10) для измерения полного сопротивления.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что величину зазора (6) для размалывания также измеряют и ее значение используют при определении диэлектрической постоянной волокнистой массы.

4. Датчик (7) для измерения степени концентрации волокна в волокнистой массе внутри машины (1), в частности рафинера, для изготовления бумажной волокнистой массы, где машина (1) содержит статор (5) и противостоящий ему ротор (3), между которыми образуют зазор (6) для размалывания волокнистой массы, где датчик (7) предназначен для установки в статоре (5) для взаимодействия с поверхностью ротора и содержит тело (10) для измерения полного сопротивления с чувствительной поверхностью (18), причем тело (10) для измерения полного сопротивления установлено с возможностью его перемещения в осевом направлении и соединено с исполнительным механизмом (13) для перемещения в осевом направлении относительно корпуса (11), отличающийся тем, что тело (10) для измерения полного сопротивления предназначено для измерения полного сопротивления между чувствительной поверхностью (18) и поверхностью ротора во время осевого перемещения его, и тем, что разности между измеренными значениями полного сопротивления используют вместе с величиной перемещения тела (10) для определения степени концентрации волокна в волокнистой массе.

5. Датчик (7) по п.4, отличающийся тем, что, по существу, все тело (10) для измерения полного сопротивления покрыто изоляционным материалом (19).

6. Датчик (7) по п.4, отличающийся тем, что измерительное устройство (21) связано с телом (10) для измерения полного сопротивления для измерения его осевого перемещения.

7. Датчик (7) по любому из пп.5 или 6, отличающийся тем, что тело (10) для измерения полного сопротивления также предназначено для измерения величины зазора (6) для размалывания.

8. Датчик (7) по любому из пп.5 или 6, отличающийся тем, что он также содержит тело (9) для измерения расстояния, отдельное от тела (10) для измерения полного сопротивления, и предназначен для измерения величины зазора (6) для размалывания.

Описание изобретения к патенту

Область использования изобретения

Изобретение относится к способу измерения степени концентрации волокна в волокнистой массе в машинe, в частности рафинере для изготовления бумажной волокнистой массы, и к устройству для его осуществления.

Предпосылки к созданию изобретения

При изготовлении бумажной волокнистой массы важно знать степень концентрации волокна в бумажной волокнистой массе, так как этим определяются характеристики готовой продукции. Таким образом, в рафинере, предназначенном для изготовления бумажной волокнистой массы, обычным для этой цели является использование оптических приборов для измерения концентрации волокна, установленных в дутьевой линии, выходящей из рафинера.

Такой способ описан в документе WO 86/07458, где используют по меньшей мере два оптических прибора для измерения концентрации волокна, которыми просвечивают насквозь готовую бумажную волокнистую массу инфракрасным и поляризованным излучением, соответственно, после чего измеряют степень поглощения и отражения излучения и деполяризации, соответственно. Результаты измерений затем используют для вычисления степени концентрации волокна в бумажной волокнистой массе.

В патенте США № 4171916 также описан способ, в котором поляризацию, поглощение и отражение направленного потока света используют для определения степени концентрации волокна в бумажной волокнистой массе.

Эти способы относительно хорошо работают, когда степень концентрации волокна не слишком высока, предпочтительно ниже приблизительно 5 об.%, но они менее применимы при более высокой степени концентрации волокна в волокнистой бумажной массе. Так в определенных случаях, когда желательно достижение степени концентрации волокна свыше 30 об.%, то желательно обладать способом, с помощью которого можно получать достоверные результаты измерений, и устройством для его осуществления, даже при таких высоких степенях концентрации волокна.

Цель изобретения

Целью настоящего изобретения является создание способа измерения степени концентрации волокна в волокнистой массе и устройства для его осуществления, с помощью которых обеспечиваются достоверные результаты измерений даже при высоких значениях упомянутой степени концентрации волокна.

Описание изобретения

Данную цель достигают, используя способ и датчик согласно независимым пунктам 1 и 4 формулы изобретения, соответственно.

Пункт 1 формулы изобретения относится к способу измерения степени концентрации волокна в волокнистой массе внутри машины, в частности рафинера, для изготовления бумажной волокнистой массы, где машина содержит статор и противостоящий ему ротор, между которыми образуют зазор для размалывания и получения волокнистой массы. Статор оснащен по меньшей мере одним датчиком, предназначенным для взаимодействия с поверхностью ротора и содержащим тело для измерения полного сопротивления с чувствительной поверхностью, где тело для измерения полного сопротивления установлено в статоре с возможностью его перемещения в осевом направлении. Способ отличается тем, что измерение полного сопротивления между поверхностью ротора и чувствительной поверхностью производят во время осевого перемещения тела для измерения полного сопротивления и тем, что разности между величинами измеренного полного сопротивления используют вместе с величиной перемещения для определения диэлектрической постоянной волокнистой массы, по которой вычисляют степень концентрации волокна в волокнистой массе.

Благодаря использованию полного сопротивления для вычисления степени концентрации волокна вместо оптических способов создан способ, посредством которого достигают высокую степень достоверности измерений, не зависящих от значений степени концентрации волокна.

Величину перемещения преимущественно измеряют, используя устройство для измерения, связанное с телом для измерения полного сопротивления, благодаря чему обеспечивают возможность регулирования величины перемещения в соответствии с величиной зазора для размалывания.

Кроме того, предпочтительно также измерять величину зазора для размалывания и использовать это значение для определения диэлектрической постоянной волокнистой массы, посредством чего достигают даже более высокой степени достоверности.

Пункт 4 формулы изобретения относится к датчику для измерения степени концентрации волокна в волокнистой массе внутри машины, в частности в рафинере, для изготовления бумажной волокнистой массы, где машина содержит статор и противостоящий ему ротор, между которыми образуют зазор для размалывания и получения волокнистой массы. Датчик предназначен для установки его в статоре для взаимодействия с поверхностью ротора, и он содержит тело для измерения полного сопротивления с чувствительной поверхностью, причем тело для измерения полного сопротивления установлено с возможностью его перемещения в осевом направлении и соединено с исполнительным механизмом для осевого перемещения относительно корпуса. Датчик отличается тем, что тело для измерения полного сопротивления предназначено для измерения полного сопротивления между чувствительной поверхностью и поверхностью ротора во время осевого его перемещения.

Благодаря использованию полного сопротивления для вычисления степени концентрации волокна создан датчик, посредством которого обеспечивают достоверность измерений независимо от значений степени концентрации волокна.

Предпочтительно, чтобы, по существу, все тело для измерения полного сопротивления было покрыто изоляционным материалом, так как благодаря этому снижают утечку, которая может пагубно влиять на результаты измерений, и достоверность измерения с использованием датчика таким образом повышается.

Как было упомянуто выше, предпочтительно чтобы датчик содержал измерительное устройство, взаимосвязанное с телом для измерения полного сопротивления, для измерения осевого перемещения тела для измерения полного сопротивления.

Предпочтительно также, чтобы посредством тела для измерения полного сопротивления можно было бы также измерять величину зазора для размалывания, так как при учете этого фактора повышается достоверность измерений, производимых с помощью датчика, и путем обеспечения возможности проведения этих измерений с помощью тела датчика полного сопротивления получают компактный датчик.

Наконец, предпочтительно также, чтобы датчик содержал отдельное тело для измерения расстояния, отдельное от тела для измерения полного сопротивления, предназначенное для измерения величины зазора для размалывания, так как при этом можно использовать существующие тела для измерения расстояния, пригодные для данной цели, чтобы тело для измерения полного сопротивления было менее сложным и, следовательно, более дешевым в изготовлении.

Краткое описание чертежей

Изобретение ниже описано со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

на Фиг.1 - вид сбоку рафинера с датчиком согласно предпочтительному варианту исполнения настоящего изобретения;

на Фиг.2 - подробный вид датчика, представленного на Фиг.1.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

На Фиг.1 изображена схематически машина 1 типа рафинера, предназначенная для изготовления бумажной волокнистой массы. Рафинер 1 содержит ротор 3, установленный на остове 2 таким образом, что его можно перемещать, причем этот ротор 3 заземлен посредством заземляющего провода 33 (см. Фиг.2), его приводят во вращение посредством двигателя 4 и его можно перемещать в осевом направлении к статору 5 и от него для регулирования величины зазора 6 для размалывания между ротором 3 и статором 5, в котором производят размалывание бумажной волокнистой массы. Рафинер 1 также снабжен: двумя датчиками 7 согласно настоящему изобретению для измерения степени концентрации волокна в бумажной волокнистой массе; впуском (не показан) и дутьевой линией (не показана) для впуска и выпуска бумажной волокнистой массы.

Как более подробно показано на Фиг.2, и ротор 3, и статор 5 снабжены сегментами 20, имеющими соответствующие поверхности для размалывания бумажной волокнистой массы и установленными в соответствующем количестве в кольце на статоре 5 и роторе 3. Эти сегменты 20 подвержены износу при эксплуатации, и, следовательно, их соответствующим образом устанавливают, чтобы можно было заменять. Как показано на Фиг.2, каждый датчик 7 содержит корпус 11, постоянно установленный в статоре 5, например, привинчен в отверстии в статоре, в котором расположено тело 10 для измерения полного сопротивления таким образом, что его можно перемещать в осевом направлении. Корпус 11 заземлен посредством заземляющего провода 12. Перемещение тела 10 для измерения полного сопротивления в осевом направлении выполняют приведением в действие исполнительного механизма 13, который здесь выполнен в виде ходового винта. Ходовой винт 13 содержит соответствующую резьбу с мелким шагом и прикреплен к заднему концу тела 10 для измерения полного сопротивления таким образом, что при вращении ходового винта 13 тело 10 перемещается в осевом направлении. Ходовой винт 13 можно, например, вращать посредством маховика 14, но можно также использовать другие исполнительные устройства, например, содержащие электрический шаговый двигатель или серводвигатель, посредством которых можно перемещать тело 10 дистанционно, находясь на расстоянии от статора 5. Тело 10 для измерения полного сопротивления соединено с источником энергии 15 посредством провода 16 и также преимущественно покрыто снаружи изоляционным материалом 19, по существу, по всей его поверхности, за исключением в основном чувствительной поверхности 18, расположенной спереди. Изоляционный материал 19 может, например, состоять из слоя краски, тефлоновой гибкой трубки, пластиковой трубки и т.п., и его назначение состоит в снижении утечек и, таким образом, минимизации их влияния на измерения полного сопротивления.

Перед началом использования датчика 7, изображенного на Фиг.2, выполняют калибровочные измерения, при которых определяют соотношения между диэлектрической постоянной волокнистой массы и степенью концентрации волокна в упомянутой волокнистой массе, что возможно, так как диэлектрическая постоянная зависит от содержания воды в волокнистой массе, которое, в свою очередь, связано с упомянутой степенью концентрации волокна. После этого производят измерения полного сопротивления между поверхностью ротора (здесь - сегментной поверхностью для размалывания) и чувствительной поверхностью 18, предпочтительно на одной или большем числе частот в пределах от 100 Гц до 100 кГц, при этом перемещая тело 10 для измерения полного сопротивления в осевом направлении к ротору 3 и от него. Величину перемещения в данном случае измеряют с помощью измерительного устройства 21, связанного с телом 10 для измерения полного сопротивления, но в альтернативном варианте исполнения оно может принимать предварительно заданное значение или его можно вычислить по числу произведенных оборотов ходового винта. Зная величину перемещения тела 10 датчика полного сопротивления и изменение полного сопротивления при упомянутом перемещении, можно определить значение диэлектрической постоянной волокнистой массы, после чего вышеупомянутое соотношение между диэлектрической постоянной и степенью концентрации волокна используют для определения упомянутой степени концентрации волокна в волокнистой массе. Вычисление степени концентрации волокна в данном случае производили на компьютере 31, соединенном с датчиком, но можно, конечно, также производить их вручную.

В определенных случаях расстояние d между сегментами 20 для размалывания на роторе 3 и статоре 5 может оказывать влияние на измерения, так как этим расстоянием d определяется тонина измельчения волокнистой массы, т.е. размер волокон (уменьшение этого расстояния приводит в результате к меньшему размеру волокна). По этой причине можно производить измерение расстояния d телом 9 для измерения расстояния, где это тело 9 для измерения расстояния расположено отдельно от тела 10 для измерения полного сопротивления, и оно преимущественно выполнено по типу AGS согласно, например, Шведскому патенту SE № 520322 или Шведской заявке на патент № 0300794-5, и соединено с компьютером 31, или, в альтернативном варианте исполнения, можно тело для измерения полного сопротивления и вышеупомянутое тело для измерения расстояния изготовить как одно устройство, с помощью которого можно выполнять как измерение полного сопротивления, так и измерение расстояния.

Наконец, может быть предпочтительно, чтобы датчик содержал расходомер, в данном случае показанный схематически поз.30, для измерения потока волокнистой массы, преимущественно расположенный либо во впуске, либо в дутьевой линии, и также соединенный с компьютером 31.

Посредством устройства и способа, описанных выше, можно изменять степень концентрации волокна в волокнистой массе в зазоре для размалывания, даже когда она принимает значения около 30 об.%, так как способ не зависит от прозрачности волокнистой массы.

Для специалистов в данной области должно быть понятно, что изобретение, описанное выше, можно модифицировать в пределах объема, заявленного в формуле изобретения патента. Например, рафинер может быть снабжен одним или большим (чем два) числом датчиков, содержащих любое число тел для измерения полного сопротивления или тел для измерения расстояния, которые могут быть расположены в любом месте статора. Кроме того, ходовой винт 13 можно перемещать с помощью иного механизма, например, гидравлического или пневматического механизма.