用於測量纖維濃度的方法和裝置的製作方法

2023-08-13 07:55:11

專利名稱：用於測量纖維濃度的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在機器內、尤其是在製造紙漿的磨漿機中測量紙漿中的纖維濃度的方法和裝置。
背景技術：
在紙漿的製造中，重要的是要知道在紙漿中的纖維濃度，因為這決定了最終產品的特性。因此，為了這個目的，在設計用於製造紙漿的磨漿機中一般使用布置在從磨漿機中出來的噴漿管道中的光學濃度計。
在WO 86/07458中描述了這種方法，其中使用了至少兩個光學濃度計，它們分別用紅外線光和偏振光照射穿過最終紙漿，之後分別測量出該光的吸收和反射以及消偏振效果。然後使用這些測量結果來計算出在紙漿中的纖維濃度。
US 4,171,916還描述了這樣一種方法，其中利用透射光的偏振、吸收和反射來確定在紙漿中的纖維濃度。
這些方法在纖維濃度不太高，優選體積百分比低於大約5％的情況下工作相對較好，但是不太適用於纖維濃度更高的紙漿。由於在某些情況中期望實現體積百分比高達30％的纖維濃度，所以期望提出即使在這種高纖維濃度下也能夠產生出可靠結果的方法和裝置。

發明內容
本發明的目的在於提供用於測量紙漿中的纖維濃度的方法和裝置，它們即使在所述纖維濃度數值較高的情況下也能夠給出可靠的結果。
該目的是通過分別根據獨立權利要求1和4所述的方法和傳感器裝置來實現的。
權利要求1涉及一種用於在機器內、尤其是在製造紙漿的磨漿機中測量紙漿中的纖維濃度的方法，該機器包括定子和相對的轉子，它們形成用於紙漿的研磨間隙。定子設有至少一個傳感器裝置，該傳感器裝置設計成與轉子表面相互作用並且包括具有傳感器表面的阻抗計主體，該阻抗計主體以能夠軸向運動的方式安裝在定子中。該方法的特徵在於，在阻抗計主體的軸向運動期間對在轉子表面和傳感器表面之間的阻抗進行測量，並且將所測量出的阻抗差與動程的大小一起用來確定紙漿的介電常數，從中推導出在紙漿中的纖維濃度。
通過利用阻抗來計算纖維濃度來代替光學方法，從而實現了一種其可靠性程度與纖維濃度數值無關的方法。
有利的是，採用與阻抗計主體連通的測量裝置來測量動程的大小，這使之能夠根據研磨間隙的尺寸來調節動程的大小。
另外，還有利的是，測量出研磨間隙的尺寸，並且將該數值用於確定紙漿的介電常數中，由此可以實現更高的可靠性。
權利要求4涉及一種用於在機器內、尤其是在製造紙漿的磨漿機中測量紙漿中的纖維濃度的傳感器裝置，該機器包括定子和相對的轉子，它們形成用於紙漿的研磨間隙。該傳感器裝置設計成安裝在定子中以與轉子表面相互作用，並且包括具有傳感器表面的阻抗計主體，該阻抗計主體可以沿著軸向方向運動並且與操作機構連接以便相對於外殼軸向運動。該傳感器裝置的特徵在於，將阻抗計主體布置用來在其軸向運動期間測量在傳感器表面和轉子表面之間的阻抗。
通過利用阻抗來計算出纖維濃度，從而得到了一種其可靠性與纖維濃度的數值無關的傳感器裝置。
優選的是，基本上整個阻抗計主體包覆著絕熱材料，因為採用這種方法降低了可能影響結果的洩漏流，並且因此改善了傳感器裝置的可靠性。
如上所述，優選的是，該傳感器裝置包括與阻抗計主體連通的測量裝置，用來測量阻抗計主體的軸向運動。
還優選的是，阻抗計主體還布置成測量研磨間隙的尺寸，因為考慮這個因素能夠提高傳感器裝置的可靠性，並且通過讓阻抗傳感器主體進行該測量，實現了小型傳感器裝置。
最後還優選的是，該傳感器裝置包括單獨測距計主體，它與阻抗計主體分開並且布置用來測量研磨間隙的尺寸，因為這樣能夠將現有的測距計主體用於這個功能，從而使該阻抗計主體較為簡單並且由此使製造成本更低。


現在將參照附圖對本發明進行說明，其中圖1顯示出根據本發明的一個優選實施方式的帶有傳感器裝置的磨漿機的側視圖；以及圖2顯示出根據圖1的傳感器裝置的詳圖。
具體實施例方式
圖1示意性地顯示出設計用於製造紙漿的磨漿機類的機器1。該磨漿機1包括以能夠運動這樣一種方式安裝在機架2中的轉子3，該轉子3通過接地導線33(參見圖2)接地，並且由電機4驅動，而且能夠沿著朝向並且遠離定子5的方向軸向運動以便調節在轉子3和定子5之間的研磨間隙6的尺寸，在該研磨間隙中進行紙漿的研磨。該磨漿機1還設有兩個根據本發明用於測量紙漿中的纖維濃度的傳感器裝置7以及用於輸入和取出紙漿的入口(未示出)和噴漿管道(未示出)。
如圖2中更詳細地所示，轉子3和定子5兩者都設有研磨部分20，該研磨部分具有用於研磨紙漿的合適表面，並且以合適的方式成環狀布置在定子5和轉子3上。這些研磨部分20在使用中容易磨損，並且因此適合布置成可更換。如圖2所示，每個傳感器裝置7包括永久地安裝在定子5中(例如擰入到在定子中的孔中)的外殼11，阻抗計主體10以能夠軸向運動這樣一種方式布置在其中。外殼11通過接地導線12接地。通過操作機構13(這裡以滾柱螺杆的形式)的操作來實現阻抗計主體10的軸向運動。該滾柱螺杆13具有適合的細小節距並且以這樣一種方式連接到阻抗計主體10的後端上，即，滾柱螺杆13的旋轉導致其沿著軸向方向的運動。滾柱螺杆13的操作例如可以通過輪子14來進行，但是也可以使用其它操作裝置，例如包括步進電機或伺服電機，通過所述電機可以在離定子5一段距離處進行操作。阻抗計主體10通過導線16與電源15連接，並且最好在外面在主要除了位於前面的傳感器表面18之外的基本上所有其表面上還包覆有絕熱材料19。該絕熱材料19例如可以由塗料層、特氟龍(Teflon)軟管、塑料管等構成，並且其作用在於降低洩漏流，由此使其對阻抗測量的影響最小。
在將在圖2中的傳感器裝置7投入使用之前，要進行校準測量，其中在紙漿的介電常數和在所述紙漿中的纖維濃度之間建立相關性，這可能是因為介電常數取決於在紙漿中的含水量，而含水量與所述纖維濃度相關。之後，在使阻抗計主體10沿著朝向並且遠離轉子3的軸向方向運動的同時，優選以在100Hz-100kHz的範圍內的一個或多個頻率對在轉子表面(這裡為研磨部分表面)和傳感器表面18之間的阻抗進行測量。這裡通過與阻抗計主體10連通的測量裝置21測量動程的大小，但是可以選擇假設預定的數值或者可以從已經進行的滾柱螺杆的轉數中計算出。通過知道阻抗傳感器主體10的動程的大小和在所述動程上的阻抗變化，可以確定紙漿的介電常數的數值，之後利用上述在介電常數和纖維濃度之間的相關性來確定紙漿的所述纖維濃度。這裡已經通過與傳感器裝置連接的計算裝置31對纖維濃度進行計算，但是也可以手動進行該計算。
在某些情況中在位於轉子3和定子5上的研磨部分20之間的距離d可能影響測量值，因為這個距離d確定了紙漿的細度，即纖維的尺寸(該距離的減小導致纖維尺寸更小)。因此可以讓測距計主體9測量該距離d，該測距計主體9相對於阻抗計主體10單獨布置並且最好為根據例如瑞典專利SE 520322或瑞典專利申請No.0300794-5的AGS類型，並且連接到計算裝置31上，或者任選的是，阻抗計主體和上述測距計主體可以構成集成單元，該單元既進行阻抗測量又進行距離測量。
最後，優選的是，傳感器裝置包括位於入口或噴漿管道中並且還與計算裝置31連接的流量計(這裡由30示意性地顯示出)，用於測量紙漿的流量。
利用如上所述的裝置和方法，即使在紙漿的纖維濃度的體積百分比假定大約為30％時，因為該方法與紙漿的透明度不相關，所以也能夠測量出在研磨間隙中的紙漿的纖維濃度。
對於本領域的普通技術人員而言顯而易見的是，上述發明可以在本專利權利要求的範圍的構架內改進。例如，磨漿機可以設有一個傳感器裝置或兩個以上的傳感器裝置，它包括能夠位於定子中的任意位置處的任意數量的阻抗計主體或測距計主體。另外，滾柱螺杆13可以由不同的機構替代，例如液壓機構或氣動機構。
權利要求
1.一種用於在機器(1)內、尤其是在製造紙漿的磨漿機中測量紙漿中的纖維濃度的方法，該機器(1)包括定子(5)和相對的轉子(3)，它們形成用於紙漿的研磨間隙(6)，並且定子(5)設有至少一個傳感器裝置(7)，所述傳感器裝置設計成與轉子表面相互作用並且包括具有傳感器表面(18)的阻抗計主體(10)，該阻抗計主體(10)以能夠軸向運動的方式安裝在定子(5)中，其特徵在於，在阻抗計主體(10)的軸向運動期間對在轉子表面和傳感器表面(18)之間的阻抗進行測量，並且將所測量出的阻抗差與動程的大小一起用來確定紙漿的介電常數，從中推導出紙漿的纖維濃度。
2.如權利要求1所述的用於測量纖維濃度的方法，其特徵在於，採用與阻抗計主體(10)連通的測量裝置(21)來測量出動程的大小。
3.如權利要求1或2所述的用於測量纖維濃度的方法，其特徵在於，還測量出研磨間隙(6)的尺寸，並且將該數值用於確定紙漿的介電常數中。
4.一種用於在機器(1)內、尤其是在製造紙漿的磨漿機中測量紙漿中的纖維濃度的傳感器裝置(7)，該機器(1)包括定子(5)和相對的轉子(3)，它們形成用於紙漿的研磨間隙(6)，該傳感器裝置(7)設計成安裝在定子(5)中以與轉子表面相互作用，並且包括具有傳感器表面(18)的阻抗計主體(10)，該阻抗計主體(10)可以沿著軸向方向運動，並且連接到操作機構(13)上以便相對於外殼(11)軸向運動，其特徵在於，阻抗計主體(10)布置用來在其軸向運動期間測量在傳感器表面(18)和轉子表面之間的阻抗，並且將所測量的阻抗差與阻抗計主體(10)的動程的大小一起用來確定在紙漿中的纖維濃度。
5.如權利要求4所述的傳感器裝置(7)，其特徵在於，基本上整個阻抗計主體(10)包覆著絕熱材料(19)。
6.如權利要求3或4所述的傳感器裝置(7)，其特徵在於，測量裝置(21)與阻抗計主體(10)連通，用來測量其軸向運動。
7.如權利要求5或6所述的傳感器裝置(7)，其特徵在於，所述阻抗計主體(10)還布置用來測量研磨間隙(6)的尺寸。
8.如權利要求5或6所述的傳感器裝置(7)，其特徵在於，所述傳感器裝置(7)還包括測距計主體(9)，它與阻抗計主體(10)分開，並且布置用來測量研磨間隙(6)的尺寸。
全文摘要
本發明涉及一種用於在機器(1)中、尤其是在製造紙漿的磨漿機中測量紙漿中的纖維濃度的方法，該機器(1)包括定子(5)和相對的轉子(3)，它們形成用於紙漿的研磨間隙(6)。定子(5)設有至少一個傳感器裝置(7)，所述傳感器裝置設計成與轉子表面相互作用，並且包括具有傳感器表面(18)的阻抗計主體(10)，該阻抗計主體(10)以能夠軸向運動的方式安裝在定子(5)中。該方法的特徵在於，在阻抗計主體(10)的軸向運動期間對在轉子表面和傳感器表面(18)之間的阻抗進行測量，並且將所測量出的阻抗差與動程的大小一起用來確定紙漿的介電常數，從中推導出在紙漿中的纖維濃度。本發明還涉及一種布置用來實施根據上面所述的方法的傳感器裝置(7)。
文檔編號G01N33/34GK1922477SQ200580006013
公開日2007年2月28日 申請日期2005年2月25日 優先權日2004年2月27日
發明者本特·埃克布洛姆 申請人:達普羅克斯公司