專利名稱：用于造紙的儀器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于造紙的儀器，該儀器用于為確定化學添加劑的影響而測定纖維懸浮液的留著率(Retention)和排水能力(Entwaesserung)至少這兩個量。
背景技術：
留著(retention)和排水過程是在造紙過程中最重要的過程之一，在這個過程中發生細纖維和填料的絮凝。此外，用于加速排水的纖維水化膜被破壞。很多參數影響著這個過程，決定著紙張的質量和造紙機的工作性能。除了化學添加劑之間的相互作用以外，這個過程還取決于一些物理變量，如溫度，剪切力和接觸時間。
添加劑如淀粉、顏料、熒光增白劑、濕強劑，特別是絮凝劑會與纖維發生形式復雜的反應。為了優化排水-和留著過程，對這些相互作用進行系統的研究，是不可避免的。
對于留著率的測量，已公開“動態濾水儀(Dynamic Drainage Jar)”方法。在該方法，纖維懸浮液在持續攪動(不形成濾液層)的條件下，在一個濾網上排水。通過確定在纖維試樣中的固體含量和確定濾液，可以計算出總的留著率和填料的留著率。
同樣也已公開了排水能力計算的實驗室測試。通常地，通過添加助留劑可能加速排水。通過排水的加速，可能節省用于干燥潮濕紙幅(Papierbahn)的蒸汽或者提高產量。另一方面，也已公開延緩排水速度的助留劑。由于這個原因，用于在造紙過程中控制該這些過程的實驗室測試是必要的。
另一個造紙中必要的測試涉及游離度(Freeness)的測量。對此，已經公開所謂的“肖伯爾-瑞格勒法(Schopper-Riegler-Verfahren)”，如在DIN ISO5267第1部分所描述的。
所有以上提及的方法，通常都要在特殊的測量儀器中。此外，在方法的實施過程中，通過對大多數為復雜的儀器的使用，通常會出現頗為可觀的問題，所以測量結果常常依賴于執行人員的技巧，或者說至少是受到影響的。
發明內容
本發明的任務在于，提供一種簡單的儀器，借助這種儀器，對于造紙過程中必要的測量值可以簡單且可靠的方式供使用。
本發明的任務是通過一種按照權利要求1的儀器得到解決。具體地說，該任務是通過一種用于造紙的儀器得到解決，該儀器用于為確定化學添加劑的影響而測定纖維懸浮液的留著率和排水能力至少這兩個量。該儀器包括，一個用于盛裝纖維懸浮液試樣的測量容器，一個在測量容器的底部上的用于蓋住濾液出口的過濾器，一個用于蓋住過濾器使之與試樣隔開的隔離元件，一個用來在試樣中引入剪切力的剪切裝置(Schereinrichtung)，一個用于在在留著率的測量過程中使過濾器保持暢通的疏通裝置(Freihalteeinrichtung)，一個用于接收試樣濾液的接收容器，一個用來計量并添加至少一種化學添加劑至試樣中的計量添加裝置，以及一個控制裝置，該控制裝置是這樣設計并與隔離元件相連，使得過濾器在測量留著率時添加劑的添加過程中被蓋住。
因此，本發明的要點在于，一種或同樣的儀器不僅可用于測量留著率也可用于測量排水能力；和在這兩個測量過程中，過濾器在真正的測量過程之前添加添加劑的過程中都是被蓋住的。由此不僅儀器的結構得到簡化，還使留著率的測量更加準確且可更好地再現，因為在添加劑的添加時，測量尚未進行，另一方面也可以在添加劑添加完以后直接開始測量。用于在留著率測量時使過濾器保持暢通的疏通裝置(攪拌裝置)在排水能力測量時不工作。
優選地，控制測量裝置是這樣設計并與剪切裝置相連，，使得在排水能力和留著率的測量之前和/或測量時，試樣經受設定的剪切力。當選擇很小的剪切力時，通過剪切裝置就可以發生一個簡單的“攪拌過程”。
優選地，控制裝置是這樣設計，使得剪切裝置是按照一個存儲的剪切曲線(Scherprofil)進行驅動由此就可能使得測量能模仿在實際中出現的剪力荷載的變化過程，以致測量更好符合實際情況。
優選地，在過濾器之后設置一個閥裝置，而且該閥裝置是這樣設計的，使得試樣濾液的第一餾分在測量開始時可導入接收容器的第1接收部分，而試樣濾液的第二餾分在經過預先設定的時間之后或在完成預先設定的試樣濾液量之后可導入接收容器的第2接收部分。因此，特別是在測量留著率時，常常在濾網與出口閥之間形成的(微量)濾液可以被舍棄。
優選地，設置一個與控制裝置相連的稱重裝置，以產生試樣濾液的重量測量值。因此可能獲得規定的曲線并為測量濾液量的最大值設置一個“停止重量”。這種設置可以自動地，例如通過在達到一定的濾液量時關閉閥來完成。
優選地，設置一個纖維測量裝置來測量濾液出口處的微粒含量。此處最適用的是一種眾所周知的測量裝置，其包括一個SSA-混濁度測量裝置，該裝置通過特殊的信號評價方法確定纖維微粒。由此可以在測量留著率時用特別簡單的方法獲得一個測量列。
優選地，控制裝置是這樣設計并與混合裝置相連接的，使得試樣在添加添加劑之后與之混合。優選地，該混合裝置是由剪切裝置構成，以致不需要增加附加的器械來完成混合。另外，也可以保證(特別是在一個預設的混合曲線(Mischprofil)中)在真正的測量開始之前，添加劑與試樣均勻混合。
此外，優選地，控制裝置還要這樣設計，使得留著率的測定在一段預先設定的時間之后停止。因此，可以獲得再現性很好的測量結果。
優選地，設置一個計算裝置，用來換算在測量留著率時獲得的并且依賴于試樣溫度的測量值，所以在不同的試樣溫度下也能回算到一個統一的“標準溫度”，而不需要使用者采取特別的措施。
下面借助實施例附圖進一步闡述本發明。其中，圖1為按照本發明的裝置的一個實施方式，這里的隔離元件為了測量排水能力和游離度(Mahlgrad)而閉合；圖2為按照圖1、帶有打開的隔離元件的一個布置，圖3為按照圖1的、但是帶有安裝在裝置上的纖維測量裝置和閥的一個布置，圖4為按照圖3的、帶有為測量留著率而打開的隔離元件的一個布置。
具體實施例方式
在下面的說明中，相同的和功能相同的部件均采用相同的標號。
如圖1所示，這里所示的按照本發明的儀器的一個實施方式包括一個測量容器10，在該容器中可以盛裝試樣11。測量容器10具有一個底部12(見圖2)，在該底部上裝有一個過濾器20。在過濾器20的下方有一個漏斗形狀的接收體14，該接收體包含一個設在其下面的濾液出口13，在該濾液出口的下方設有一個接收容器40。
在測量容器10的內部，設有一個功能單元30，該功能單元包括一個隔離錐體31，剪切葉片32和攪拌葉片33。隔離錐體31可以與裝在其內的可轉動的攪拌葉片33一起通過升降馬達上升和下降。攪拌葉片33的轉動通過旋轉馬達實現。
為了添加劑的計量添加，設有數個計量添加裝置，在圖1中只示出其中一個(標記為50)。
為了測量被注入到測量容器10中的試樣的溫度，設有是溫度傳感器64，同時濾液的重量是借助一個秤17進行測量，在該秤上放置接收容器40。
馬達51和52，溫度傳感器64以及秤17與控制裝置(電性)相連，所以一方面測量信號(溫度，重量)可以輸入到控制裝置60中，另一方面馬達51和52也能受到控制裝置60的控制。在這里所示的本發明的一個實施方式中，計量添加裝置50也是同樣為了控制而與控制裝置60相連，但是也可以是手動控制。
從圖3和圖4可以看到，在隔離錐體31內裝有一個疏通攪拌器34，它在隔離錐體升起時(見圖4)下降到貼近過濾器20的地方并被置于轉動狀態，所以在過濾器20上不會形成濾餅，從而也不會由此而改變過濾器的特性。
此外，按照圖3和4的布置與按照圖1和2的布置是通過一個設置在接收體14’內的纖維測量裝置相互區別，該纖維測量裝置可以特別是所謂的SSA-測量裝置，以及作為例如從Paper Technology雜志1993年4月，第36至40頁中揭露的這樣的裝置而為人所知。
此外，在本發明的這個實施方式中，設有一個閥21，通過該閥，濾液出口13可以通向二級濾液出口13’或者另一個二級濾液出口13”，其中為這兩個濾液出口13’和13”分別配給接收容器40的第1接收部分41和第2(較大的)接收部分42，所以，濾液可以根據閥21的調節被導入兩個接收部分41，42中的一個。閥21和纖維測量裝置22也都與控制裝置60相連。
下面闡述不同的測量過程。
排水能力測量首先在控制裝置60中設定計量添加添加劑的時刻。添加量既可以通過控制裝置60也可以手動進行控制。
此外，還要設定測量時間的界限，更具體地說，或者通過設定測量的過濾時間的最大值或者通過設定測量的濾液量的最大值。為了能夠更好地比較測量值，也將考慮在一定的持續時間(例如60秒)后的測量值，這些測量值可以與其它的同類值進行比較。
此外，在測量開始之前設定一個攪拌曲線(Ruehrerprofil)，馬達51按照該曲線使攪動葉片33轉動。特別地，在這里要輸入攪拌器依次進行的轉數，連同在各個轉數的運轉時間。
在注入試樣后，程序開始運行，這樣，在隔離錐體31降落時，添加劑通過計量添加裝置50進行添加，并且攪拌器將其與注入的試樣按照預先設定的攪拌曲線進行混合。
自然，也可以在加入添加劑前使所注入的試樣均勻，當試樣的提取到測量之間存在一個較長時期時，這一點是要特別推薦的。
在走完攪拌曲線之后，通過馬達52將隔離錐體31升起，這樣就開始真正的過濾過程。一旦達到在曲線中設定的濾液量或者設定的時間值，就會結束測量。由控制裝置60記下的測量值(特別是與時間相關的濾液量)被遞交到一臺計算機(PC)以進行進一步的評價。在洗凈測量容器10以及特別是過濾器20后，該裝置就可以供下次測量使用。
游離度測量(Freeness)該測量與前面所描述的排水能力測量的不同特別在于，所注入的試樣(懸浮液)通常是不經受剪切力。如果試樣在注入到測量容器10的時候沒有混合充分時，則也可以通過攪拌葉片33來進行充分混合，其中由于設定很小的轉數，所以僅產生極小的剪切力。
測量是在隔離錐體31從濾網20上升起后開始。過濾速度(單位時間內的濾液量)的變化過程，是通過秤17由控制裝置60確定。當過濾速度低于一個預先確定的值時，控制裝置60會顯示出“肖伯爾-瑞格勒值(Schopper-Riegler Wert)”。
因為試樣溫度對測量過程有顯著影響，通過控制裝置60或溫度傳感器64而記錄的測量過程可以借助一個存儲的溫度曲線進行標準化，因此不必(像通常一樣)嚴格遵循試樣溫度值(通常是20攝氏度)。
留著率測量這里采用圖3和4所示的布置。
首先根據要監測的造紙機調整過濾器20或者疏通攪拌器34的即將調整的攪拌速度。
然后在控制裝置60中設定預濾液(Vorfiltrat)的量，該預濾液通過二級濾液出口13”被導入到接收容器40的第1接收部分41，其中既可以設定持續時間也可以設定濾液的量(由秤17測量)。
此外，還要設定即將測量的濾液量的最大值或即將結束的過濾時間的最大值。控制裝置60是這樣設計的，使得閥21將預先設定的值進行轉換。
此外，還要預先設定攪拌葉片33和疏通攪拌器34的工作參數(持續時間，轉數)。該預先設定(特別是確定即將引入的剪切力的攪拌葉片33)要根據要監測的造紙機而選定。
另外，這里(如前述)也應在加入添加劑前使注入的試樣均勻。
真正的留著率測量是在隔離錐體31關閉時攪拌葉片33完成預設的曲線后開始。在攪拌(剪切)停止后，控制裝置60打開隔離錐體31。疏通攪拌器34(繼續)工作。閥21由控制裝置60這樣控制將預濾液引入到第1接收部分41，(在達到預定的時間或者量以后)通過轉換閥21將濾液引入到第2接收部分42。在這段時間內通過的濾液(不是預濾液)都要經過纖維測量裝置22，其測量值保存在控制裝置60中。由此可以確定濾液的漿料稠度(Stoffdichte)和總的漿料稠度，以及精細材料和填料濃度。具體可參考前文指出的出版物。
參考數字列表10測量容器11試樣
12底部13濾液出口14接收體17秤20過濾器21閥裝置22纖維-測量裝置30功能單元31隔離錐體32剪切葉片33攪拌葉片34疏通攪拌器40接收容器41第1接收部分42第2接收部分50計量添加裝置51旋轉馬達52升降馬達60控制裝置64溫度傳感器
權利要求
1.用于造紙的儀器，該儀器用于表現化學添加劑的影響而測定纖維懸浮液的留著率和排水能力至少這兩個量，包括一個用于盛裝纖維懸浮液試樣(11)的測量容器(10)，一個在測量容器(10)的底部(12)上的用于蓋住濾液出口(13)的過濾器(20)，一個用于蓋住過濾器(20)使之與試樣(11)隔開的隔離元件(31)，一個用來在試樣(11)中引入剪切力的剪切裝置(32，33)，一個用于使過濾器(20)在留著率的測量過程中保持暢通的疏通裝置(34)，一個用來接收試樣濾液的接收容器(40)，一個用來計量并添加至少一種化學添加劑至試樣(11)中的計量添加裝置(50)，和一個控制裝置(60)，該控制裝置是這樣設計并與隔離元件(31)相連，使得過濾器(20)在測量留著率以及添加劑的添加過程中被蓋住。
2.根據權利要求1所述的儀器，其特征在于，所述的控制裝置(60)是這樣設計并與剪切裝置(32，33)相連，使得試樣在排水能力和留著率的測量之前和/或測量時受到設定的剪切力。
3.根據以上任一項權利要求，特別是根據權利要求2所述的儀器，其特征在于，所述的控制裝置(60)是這樣設計的，使得剪切裝置(32，33)是按照一個存儲的剪切曲線進行驅動。
4.根據以上任一項權利要求，特別是根據權利要求3所述的儀器，其特征在于，一個閥裝置(21)是這樣設置在過濾器(20)之后，使得試樣濾液的第一餾分在測量開始時可導入接收容器(40)的第1接收部分(41)，而試樣濾液的第二餾分則經過一段預先設定的時間之后或在完成預先設定的濾液量之后可導入接收容器(40)的第2接收部分(42)。
5.根據以上任一項權利要求所述的儀器，其特征在于一個與控制裝置(60)相連的稱重裝置(17)，用于產生試樣濾液的重量值。
6.根據以上任一項權利要求，特別是根據權利要求5所述的儀器，其特征在于，所述的控制裝置(60)是這樣設計的，使得在試樣濾液的重量達到一個預先設定的值時結束測量。
7.根據以上任一項權利要求所述的儀器，其特征在于一個纖維測量裝置(22)，用于測量在濾液出口(13)處的微小顆粒含量。
8.根據以上任一項權利要求，特別是根據權利要求7所述的儀器，其特征在于，所述的纖維測量裝置(22)包括一個SSA-混濁度測量裝置。
9.根據以上任一項權利要求所述的儀器，其特征在于，所述的控制裝置(60)是這樣設計并與混合裝置(32，33)相連，使得試樣在加入添加劑之前和/或在添加后與之混合。
10.根據以上任一項權利要求，特別是根據權利要求9所述的儀器，其特征在于，所述的混合裝置由剪切裝置(32，33)構成。
11.根據以上任一項權利要求所述的儀器，其特征在于，所述的控制裝置(60)是這樣設計的，使得經過一段預先設定的時間之后停止測量。
12.根據以上任一項權利要求所述的儀器，其特征在于一個用來換算在測量留著率時得到的、并且依賴于試樣溫度的測量值的計算裝置。
全文摘要
本發明使用一種用于造紙的(實驗室)儀器，該儀器用于特別是在有化學添加劑的影響下，測定纖維懸浮液的留著率和排水能力。為了簡化這樣的測試的實施，推薦一種儀器，該儀器包括一個用于盛裝纖維懸浮液試樣的測量容器，一個在測量容器的底部蓋住濾液出口的過濾器，一個蓋住過濾器使之與試樣隔開的隔離元件，一個用來在試樣中引入剪切力的剪切裝置，一個用于使過濾器在留著率的測量過程中保持暢通的疏通裝置，一個用來接收試樣濾液的接收容器，一個用來計量并添加至少一種化學添加劑至試樣中的計量添加裝置，一個控制裝置，該控制裝置是這樣設計并與隔離元件相連，使得過濾器在測量留著率以及添加劑的添加過程中被蓋住。
文檔編號G01N33/34GK1890431SQ200480036603
公開日2007年1月3日 申請日期2004年11月25日 優先權日2003年12月11日
發明者沃爾夫岡·法爾肯貝格 申請人:Btg米泰克有限公司