专利名称：用于测量纤维浓度的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在机器内、尤其是在制造纸浆的磨浆机中测量纸浆中的纤维浓度的方法和装置。
背景技术：
在纸浆的制造中，重要的是要知道在纸浆中的纤维浓度，因为这决定了最终产品的特性。因此，为了这个目的，在设计用于制造纸浆的磨浆机中一般使用布置在从磨浆机中出来的喷浆管道中的光学浓度计。
在WO 86/07458中描述了这种方法，其中使用了至少两个光学浓度计，它们分别用红外线光和偏振光照射穿过最终纸浆，之后分别测量出该光的吸收和反射以及消偏振效果。然后使用这些测量结果来计算出在纸浆中的纤维浓度。
US 4,171,916还描述了这样一种方法，其中利用透射光的偏振、吸收和反射来确定在纸浆中的纤维浓度。
这些方法在纤维浓度不太高，优选体积百分比低于大约5％的情况下工作相对较好，但是不太适用于纤维浓度更高的纸浆。由于在某些情况中期望实现体积百分比高达30％的纤维浓度，所以期望提出即使在这种高纤维浓度下也能够产生出可靠结果的方法和装置。
发明内容
本发明的目的在于提供用于测量纸浆中的纤维浓度的方法和装置，它们即使在所述纤维浓度数值较高的情况下也能够给出可靠的结果。
该目的是通过分别根据独立权利要求1和4所述的方法和传感器装置来实现的。
权利要求1涉及一种用于在机器内、尤其是在制造纸浆的磨浆机中测量纸浆中的纤维浓度的方法，该机器包括定子和相对的转子，它们形成用于纸浆的研磨间隙。定子设有至少一个传感器装置，该传感器装置设计成与转子表面相互作用并且包括具有传感器表面的阻抗计主体，该阻抗计主体以能够轴向运动的方式安装在定子中。该方法的特征在于，在阻抗计主体的轴向运动期间对在转子表面和传感器表面之间的阻抗进行测量，并且将所测量出的阻抗差与动程的大小一起用来确定纸浆的介电常数，从中推导出在纸浆中的纤维浓度。
通过利用阻抗来计算纤维浓度来代替光学方法，从而实现了一种其可靠性程度与纤维浓度数值无关的方法。
有利的是，采用与阻抗计主体连通的测量装置来测量动程的大小，这使之能够根据研磨间隙的尺寸来调节动程的大小。
另外，还有利的是，测量出研磨间隙的尺寸，并且将该数值用于确定纸浆的介电常数中，由此可以实现更高的可靠性。
权利要求4涉及一种用于在机器内、尤其是在制造纸浆的磨浆机中测量纸浆中的纤维浓度的传感器装置，该机器包括定子和相对的转子，它们形成用于纸浆的研磨间隙。该传感器装置设计成安装在定子中以与转子表面相互作用，并且包括具有传感器表面的阻抗计主体，该阻抗计主体可以沿着轴向方向运动并且与操作机构连接以便相对于外壳轴向运动。该传感器装置的特征在于，将阻抗计主体布置用来在其轴向运动期间测量在传感器表面和转子表面之间的阻抗。
通过利用阻抗来计算出纤维浓度，从而得到了一种其可靠性与纤维浓度的数值无关的传感器装置。
优选的是，基本上整个阻抗计主体包覆着绝热材料，因为采用这种方法降低了可能影响结果的泄漏流，并且因此改善了传感器装置的可靠性。
如上所述，优选的是，该传感器装置包括与阻抗计主体连通的测量装置，用来测量阻抗计主体的轴向运动。
还优选的是，阻抗计主体还布置成测量研磨间隙的尺寸，因为考虑这个因素能够提高传感器装置的可靠性，并且通过让阻抗传感器主体进行该测量，实现了小型传感器装置。
最后还优选的是，该传感器装置包括单独测距计主体，它与阻抗计主体分开并且布置用来测量研磨间隙的尺寸，因为这样能够将现有的测距计主体用于这个功能，从而使该阻抗计主体较为简单并且由此使制造成本更低。
现在将参照附图对本发明进行说明，其中图1显示出根据本发明的一个优选实施方式的带有传感器装置的磨浆机的侧视图；以及图2显示出根据图1的传感器装置的详图。
具体实施例方式
图1示意性地显示出设计用于制造纸浆的磨浆机类的机器1。该磨浆机1包括以能够运动这样一种方式安装在机架2中的转子3，该转子3通过接地导线33(参见图2)接地，并且由电机4驱动，而且能够沿着朝向并且远离定子5的方向轴向运动以便调节在转子3和定子5之间的研磨间隙6的尺寸，在该研磨间隙中进行纸浆的研磨。该磨浆机1还设有两个根据本发明用于测量纸浆中的纤维浓度的传感器装置7以及用于输入和取出纸浆的入口(未示出)和喷浆管道(未示出)。
如图2中更详细地所示，转子3和定子5两者都设有研磨部分20，该研磨部分具有用于研磨纸浆的合适表面，并且以合适的方式成环状布置在定子5和转子3上。这些研磨部分20在使用中容易磨损，并且因此适合布置成可更换。如图2所示，每个传感器装置7包括永久地安装在定子5中(例如拧入到在定子中的孔中)的外壳11，阻抗计主体10以能够轴向运动这样一种方式布置在其中。外壳11通过接地导线12接地。通过操作机构13(这里以滚柱螺杆的形式)的操作来实现阻抗计主体10的轴向运动。该滚柱螺杆13具有适合的细小节距并且以这样一种方式连接到阻抗计主体10的后端上，即，滚柱螺杆13的旋转导致其沿着轴向方向的运动。滚柱螺杆13的操作例如可以通过轮子14来进行，但是也可以使用其它操作装置，例如包括步进电机或伺服电机，通过所述电机可以在离定子5一段距离处进行操作。阻抗计主体10通过导线16与电源15连接，并且最好在外面在主要除了位于前面的传感器表面18之外的基本上所有其表面上还包覆有绝热材料19。该绝热材料19例如可以由涂料层、特氟龙(Teflon)软管、塑料管等构成，并且其作用在于降低泄漏流，由此使其对阻抗测量的影响最小。
在将在图2中的传感器装置7投入使用之前，要进行校准测量，其中在纸浆的介电常数和在所述纸浆中的纤维浓度之间建立相关性，这可能是因为介电常数取决于在纸浆中的含水量，而含水量与所述纤维浓度相关。之后，在使阻抗计主体10沿着朝向并且远离转子3的轴向方向运动的同时，优选以在100Hz-100kHz的范围内的一个或多个频率对在转子表面(这里为研磨部分表面)和传感器表面18之间的阻抗进行测量。这里通过与阻抗计主体10连通的测量装置21测量动程的大小，但是可以选择假设预定的数值或者可以从已经进行的滚柱螺杆的转数中计算出。通过知道阻抗传感器主体10的动程的大小和在所述动程上的阻抗变化，可以确定纸浆的介电常数的数值，之后利用上述在介电常数和纤维浓度之间的相关性来确定纸浆的所述纤维浓度。这里已经通过与传感器装置连接的计算装置31对纤维浓度进行计算，但是也可以手动进行该计算。
在某些情况中在位于转子3和定子5上的研磨部分20之间的距离d可能影响测量值，因为这个距离d确定了纸浆的细度，即纤维的尺寸(该距离的减小导致纤维尺寸更小)。因此可以让测距计主体9测量该距离d，该测距计主体9相对于阻抗计主体10单独布置并且最好为根据例如瑞典专利SE 520322或瑞典专利申请No.0300794-5的AGS类型，并且连接到计算装置31上，或者任选的是，阻抗计主体和上述测距计主体可以构成集成单元，该单元既进行阻抗测量又进行距离测量。
最后，优选的是，传感器装置包括位于入口或喷浆管道中并且还与计算装置31连接的流量计(这里由30示意性地显示出)，用于测量纸浆的流量。
利用如上所述的装置和方法，即使在纸浆的纤维浓度的体积百分比假定大约为30％时，因为该方法与纸浆的透明度不相关，所以也能够测量出在研磨间隙中的纸浆的纤维浓度。
对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，上述发明可以在本专利权利要求的范围的构架内改进。例如，磨浆机可以设有一个传感器装置或两个以上的传感器装置，它包括能够位于定子中的任意位置处的任意数量的阻抗计主体或测距计主体。另外，滚柱螺杆13可以由不同的机构替代，例如液压机构或气动机构。
权利要求
1.一种用于在机器(1)内、尤其是在制造纸浆的磨浆机中测量纸浆中的纤维浓度的方法，该机器(1)包括定子(5)和相对的转子(3)，它们形成用于纸浆的研磨间隙(6)，并且定子(5)设有至少一个传感器装置(7)，所述传感器装置设计成与转子表面相互作用并且包括具有传感器表面(18)的阻抗计主体(10)，该阻抗计主体(10)以能够轴向运动的方式安装在定子(5)中，其特征在于，在阻抗计主体(10)的轴向运动期间对在转子表面和传感器表面(18)之间的阻抗进行测量，并且将所测量出的阻抗差与动程的大小一起用来确定纸浆的介电常数，从中推导出纸浆的纤维浓度。
2.如权利要求1所述的用于测量纤维浓度的方法，其特征在于，采用与阻抗计主体(10)连通的测量装置(21)来测量出动程的大小。
3.如权利要求1或2所述的用于测量纤维浓度的方法，其特征在于，还测量出研磨间隙(6)的尺寸，并且将该数值用于确定纸浆的介电常数中。
4.一种用于在机器(1)内、尤其是在制造纸浆的磨浆机中测量纸浆中的纤维浓度的传感器装置(7)，该机器(1)包括定子(5)和相对的转子(3)，它们形成用于纸浆的研磨间隙(6)，该传感器装置(7)设计成安装在定子(5)中以与转子表面相互作用，并且包括具有传感器表面(18)的阻抗计主体(10)，该阻抗计主体(10)可以沿着轴向方向运动，并且连接到操作机构(13)上以便相对于外壳(11)轴向运动，其特征在于，阻抗计主体(10)布置用来在其轴向运动期间测量在传感器表面(18)和转子表面之间的阻抗，并且将所测量的阻抗差与阻抗计主体(10)的动程的大小一起用来确定在纸浆中的纤维浓度。
5.如权利要求4所述的传感器装置(7)，其特征在于，基本上整个阻抗计主体(10)包覆着绝热材料(19)。
6.如权利要求3或4所述的传感器装置(7)，其特征在于，测量装置(21)与阻抗计主体(10)连通，用来测量其轴向运动。
7.如权利要求5或6所述的传感器装置(7)，其特征在于，所述阻抗计主体(10)还布置用来测量研磨间隙(6)的尺寸。
8.如权利要求5或6所述的传感器装置(7)，其特征在于，所述传感器装置(7)还包括测距计主体(9)，它与阻抗计主体(10)分开，并且布置用来测量研磨间隙(6)的尺寸。
全文摘要
本发明涉及一种用于在机器(1)中、尤其是在制造纸浆的磨浆机中测量纸浆中的纤维浓度的方法，该机器(1)包括定子(5)和相对的转子(3)，它们形成用于纸浆的研磨间隙(6)。定子(5)设有至少一个传感器装置(7)，所述传感器装置设计成与转子表面相互作用，并且包括具有传感器表面(18)的阻抗计主体(10)，该阻抗计主体(10)以能够轴向运动的方式安装在定子(5)中。该方法的特征在于，在阻抗计主体(10)的轴向运动期间对在转子表面和传感器表面(18)之间的阻抗进行测量，并且将所测量出的阻抗差与动程的大小一起用来确定纸浆的介电常数，从中推导出在纸浆中的纤维浓度。本发明还涉及一种布置用来实施根据上面所述的方法的传感器装置(7)。
文档编号G01N33/34GK1922477SQ200580006013
公开日2007年2月28日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月27日
发明者本特·埃克布洛姆 申请人:达普罗克斯公司