专利名称：用于造纸的仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于造纸的仪器，该仪器用于为确定化学添加剂的影响而测定纤维悬浮液的留着率(Retention)和排水能力(Entwaesserung)至少这两个量。
背景技术：
留着(retention)和排水过程是在造纸过程中最重要的过程之一，在这个过程中发生细纤维和填料的絮凝。此外，用于加速排水的纤维水化膜被破坏。很多参数影响着这个过程，决定着纸张的质量和造纸机的工作性能。除了化学添加剂之间的相互作用以外，这个过程还取决于一些物理变量，如温度，剪切力和接触时间。
添加剂如淀粉、颜料、荧光增白剂、湿强剂，特别是絮凝剂会与纤维发生形式复杂的反应。为了优化排水-和留着过程，对这些相互作用进行系统的研究，是不可避免的。
对于留着率的测量，已公开“动态滤水仪(Dynamic Drainage Jar)”方法。在该方法，纤维悬浮液在持续搅动(不形成滤液层)的条件下，在一个滤网上排水。通过确定在纤维试样中的固体含量和确定滤液，可以计算出总的留着率和填料的留着率。
同样也已公开了排水能力计算的实验室测试。通常地，通过添加助留剂可能加速排水。通过排水的加速，可能节省用于干燥潮湿纸幅(Papierbahn)的蒸汽或者提高产量。另一方面，也已公开延缓排水速度的助留剂。由于这个原因，用于在造纸过程中控制该这些过程的实验室测试是必要的。
另一个造纸中必要的测试涉及游离度(Freeness)的测量。对此，已经公开所谓的“肖伯尔-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，通常都要在特殊的测量仪器中。此外，在方法的实施过程中，通过对大多数为复杂的仪器的使用，通常会出现颇为可观的问题，所以测量结果常常依赖于执行人员的技巧，或者说至少是受到影响的。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种简单的仪器，借助这种仪器，对于造纸过程中必要的测量值可以简单且可靠的方式供使用。
本发明的任务是通过一种按照权利要求1的仪器得到解决。具体地说，该任务是通过一种用于造纸的仪器得到解决，该仪器用于为确定化学添加剂的影响而测定纤维悬浮液的留着率和排水能力至少这两个量。该仪器包括，一个用于盛装纤维悬浮液试样的测量容器，一个在测量容器的底部上的用于盖住滤液出口的过滤器，一个用于盖住过滤器使之与试样隔开的隔离元件，一个用来在试样中引入剪切力的剪切装置(Schereinrichtung)，一个用于在在留着率的测量过程中使过滤器保持畅通的疏通装置(Freihalteeinrichtung)，一个用于接收试样滤液的接收容器，一个用来计量并添加至少一种化学添加剂至试样中的计量添加装置，以及一个控制装置，该控制装置是这样设计并与隔离元件相连，使得过滤器在测量留着率时添加剂的添加过程中被盖住。
因此，本发明的要点在于，一种或同样的仪器不仅可用于测量留着率也可用于测量排水能力；和在这两个测量过程中，过滤器在真正的测量过程之前添加添加剂的过程中都是被盖住的。由此不仅仪器的结构得到简化，还使留着率的测量更加准确且可更好地再现，因为在添加剂的添加时，测量尚未进行，另一方面也可以在添加剂添加完以后直接开始测量。用于在留着率测量时使过滤器保持畅通的疏通装置(搅拌装置)在排水能力测量时不工作。
优选地，控制测量装置是这样设计并与剪切装置相连，，使得在排水能力和留着率的测量之前和/或测量时，试样经受设定的剪切力。当选择很小的剪切力时，通过剪切装置就可以发生一个简单的“搅拌过程”。
优选地，控制装置是这样设计，使得剪切装置是按照一个存储的剪切曲线(Scherprofil)进行驱动由此就可能使得测量能模仿在实际中出现的剪力荷载的变化过程，以致测量更好符合实际情况。
优选地，在过滤器之后设置一个阀装置，而且该阀装置是这样设计的，使得试样滤液的第一馏分在测量开始时可导入接收容器的第1接收部分，而试样滤液的第二馏分在经过预先设定的时间之后或在完成预先设定的试样滤液量之后可导入接收容器的第2接收部分。因此，特别是在测量留着率时，常常在滤网与出口阀之间形成的(微量)滤液可以被舍弃。
优选地，设置一个与控制装置相连的称重装置，以产生试样滤液的重量测量值。因此可能获得规定的曲线并为测量滤液量的最大值设置一个“停止重量”。这种设置可以自动地，例如通过在达到一定的滤液量时关闭阀来完成。
优选地，设置一个纤维测量装置来测量滤液出口处的微粒含量。此处最适用的是一种众所周知的测量装置，其包括一个SSA-混浊度测量装置，该装置通过特殊的信号评价方法确定纤维微粒。由此可以在测量留着率时用特别简单的方法获得一个测量列。
优选地，控制装置是这样设计并与混合装置相连接的，使得试样在添加添加剂之后与之混合。优选地，该混合装置是由剪切装置构成，以致不需要增加附加的器械来完成混合。另外，也可以保证(特别是在一个预设的混合曲线(Mischprofil)中)在真正的测量开始之前，添加剂与试样均匀混合。
此外，优选地，控制装置还要这样设计，使得留着率的测定在一段预先设定的时间之后停止。因此，可以获得再现性很好的测量结果。
优选地，设置一个计算装置，用来换算在测量留着率时获得的并且依赖于试样温度的测量值，所以在不同的试样温度下也能回算到一个统一的“标准温度”，而不需要使用者采取特别的措施。
下面借助实施例附图进一步阐述本发明。其中，图1为按照本发明的装置的一个实施方式，这里的隔离元件为了测量排水能力和游离度(Mahlgrad)而闭合；图2为按照图1、带有打开的隔离元件的一个布置，图3为按照图1的、但是带有安装在装置上的纤维测量装置和阀的一个布置，图4为按照图3的、带有为测量留着率而打开的隔离元件的一个布置。
具体实施例方式
在下面的说明中，相同的和功能相同的部件均采用相同的标号。
如图1所示，这里所示的按照本发明的仪器的一个实施方式包括一个测量容器10，在该容器中可以盛装试样11。测量容器10具有一个底部12(见图2)，在该底部上装有一个过滤器20。在过滤器20的下方有一个漏斗形状的接收体14，该接收体包含一个设在其下面的滤液出口13，在该滤液出口的下方设有一个接收容器40。
在测量容器10的内部，设有一个功能单元30，该功能单元包括一个隔离锥体31，剪切叶片32和搅拌叶片33。隔离锥体31可以与装在其内的可转动的搅拌叶片33一起通过升降马达上升和下降。搅拌叶片33的转动通过旋转马达实现。
为了添加剂的计量添加，设有数个计量添加装置，在图1中只示出其中一个(标记为50)。
为了测量被注入到测量容器10中的试样的温度，设有是温度传感器64，同时滤液的重量是借助一个秤17进行测量，在该秤上放置接收容器40。
马达51和52，温度传感器64以及秤17与控制装置(电性)相连，所以一方面测量信号(温度，重量)可以输入到控制装置60中，另一方面马达51和52也能受到控制装置60的控制。在这里所示的本发明的一个实施方式中，计量添加装置50也是同样为了控制而与控制装置60相连，但是也可以是手动控制。
从图3和图4可以看到，在隔离锥体31内装有一个疏通搅拌器34，它在隔离锥体升起时(见图4)下降到贴近过滤器20的地方并被置于转动状态，所以在过滤器20上不会形成滤饼，从而也不会由此而改变过滤器的特性。
此外，按照图3和4的布置与按照图1和2的布置是通过一个设置在接收体14’内的纤维测量装置相互区别，该纤维测量装置可以特别是所谓的SSA-测量装置，以及作为例如从Paper Technology杂志1993年4月，第36至40页中揭露的这样的装置而为人所知。
此外，在本发明的这个实施方式中，设有一个阀21，通过该阀，滤液出口13可以通向二级滤液出口13’或者另一个二级滤液出口13”，其中为这两个滤液出口13’和13”分别配给接收容器40的第1接收部分41和第2(较大的)接收部分42，所以，滤液可以根据阀21的调节被导入两个接收部分41，42中的一个。阀21和纤维测量装置22也都与控制装置60相连。
下面阐述不同的测量过程。
排水能力测量首先在控制装置60中设定计量添加添加剂的时刻。添加量既可以通过控制装置60也可以手动进行控制。
此外，还要设定测量时间的界限，更具体地说，或者通过设定测量的过滤时间的最大值或者通过设定测量的滤液量的最大值。为了能够更好地比较测量值，也将考虑在一定的持续时间(例如60秒)后的测量值，这些测量值可以与其它的同类值进行比较。
此外，在测量开始之前设定一个搅拌曲线(Ruehrerprofil)，马达51按照该曲线使搅动叶片33转动。特别地，在这里要输入搅拌器依次进行的转数，连同在各个转数的运转时间。
在注入试样后，程序开始运行，这样，在隔离锥体31降落时，添加剂通过计量添加装置50进行添加，并且搅拌器将其与注入的试样按照预先设定的搅拌曲线进行混合。
自然，也可以在加入添加剂前使所注入的试样均匀，当试样的提取到测量之间存在一个较长时期时，这一点是要特别推荐的。
在走完搅拌曲线之后，通过马达52将隔离锥体31升起，这样就开始真正的过滤过程。一旦达到在曲线中设定的滤液量或者设定的时间值，就会结束测量。由控制装置60记下的测量值(特别是与时间相关的滤液量)被递交到一台计算机(PC)以进行进一步的评价。在洗净测量容器10以及特别是过滤器20后，该装置就可以供下次测量使用。
游离度测量(Freeness)该测量与前面所描述的排水能力测量的不同特别在于，所注入的试样(悬浮液)通常是不经受剪切力。如果试样在注入到测量容器10的时候没有混合充分时，则也可以通过搅拌叶片33来进行充分混合，其中由于设定很小的转数，所以仅产生极小的剪切力。
测量是在隔离锥体31从滤网20上升起后开始。过滤速度(单位时间内的滤液量)的变化过程，是通过秤17由控制装置60确定。当过滤速度低于一个预先确定的值时，控制装置60会显示出“肖伯尔-瑞格勒值(Schopper-Riegler Wert)”。
因为试样温度对测量过程有显著影响，通过控制装置60或温度传感器64而记录的测量过程可以借助一个存储的温度曲线进行标准化，因此不必(像通常一样)严格遵循试样温度值(通常是20摄氏度)。
留着率测量这里采用图3和4所示的布置。
首先根据要监测的造纸机调整过滤器20或者疏通搅拌器34的即将调整的搅拌速度。
然后在控制装置60中设定预滤液(Vorfiltrat)的量，该预滤液通过二级滤液出口13”被导入到接收容器40的第1接收部分41，其中既可以设定持续时间也可以设定滤液的量(由秤17测量)。
此外，还要设定即将测量的滤液量的最大值或即将结束的过滤时间的最大值。控制装置60是这样设计的，使得阀21将预先设定的值进行转换。
此外，还要预先设定搅拌叶片33和疏通搅拌器34的工作参数(持续时间，转数)。该预先设定(特别是确定即将引入的剪切力的搅拌叶片33)要根据要监测的造纸机而选定。
另外，这里(如前述)也应在加入添加剂前使注入的试样均匀。
真正的留着率测量是在隔离锥体31关闭时搅拌叶片33完成预设的曲线后开始。在搅拌(剪切)停止后，控制装置60打开隔离锥体31。疏通搅拌器34(继续)工作。阀21由控制装置60这样控制将预滤液引入到第1接收部分41，(在达到预定的时间或者量以后)通过转换阀21将滤液引入到第2接收部分42。在这段时间内通过的滤液(不是预滤液)都要经过纤维测量装置22，其测量值保存在控制装置60中。由此可以确定滤液的浆料稠度(Stoffdichte)和总的浆料稠度，以及精细材料和填料浓度。具体可参考前文指出的出版物。
参考数字列表10测量容器11试样
12底部13滤液出口14接收体17秤20过滤器21阀装置22纤维-测量装置30功能单元31隔离锥体32剪切叶片33搅拌叶片34疏通搅拌器40接收容器41第1接收部分42第2接收部分50计量添加装置51旋转马达52升降马达60控制装置64温度传感器
权利要求
1.用于造纸的仪器，该仪器用于表现化学添加剂的影响而测定纤维悬浮液的留着率和排水能力至少这两个量，包括一个用于盛装纤维悬浮液试样(11)的测量容器(10)，一个在测量容器(10)的底部(12)上的用于盖住滤液出口(13)的过滤器(20)，一个用于盖住过滤器(20)使之与试样(11)隔开的隔离元件(31)，一个用来在试样(11)中引入剪切力的剪切装置(32，33)，一个用于使过滤器(20)在留着率的测量过程中保持畅通的疏通装置(34)，一个用来接收试样滤液的接收容器(40)，一个用来计量并添加至少一种化学添加剂至试样(11)中的计量添加装置(50)，和一个控制装置(60)，该控制装置是这样设计并与隔离元件(31)相连，使得过滤器(20)在测量留着率以及添加剂的添加过程中被盖住。
2.根据权利要求1所述的仪器，其特征在于，所述的控制装置(60)是这样设计并与剪切装置(32，33)相连，使得试样在排水能力和留着率的测量之前和/或测量时受到设定的剪切力。
3.根据以上任一项权利要求，特别是根据权利要求2所述的仪器，其特征在于，所述的控制装置(60)是这样设计的，使得剪切装置(32，33)是按照一个存储的剪切曲线进行驱动。
4.根据以上任一项权利要求，特别是根据权利要求3所述的仪器，其特征在于，一个阀装置(21)是这样设置在过滤器(20)之后，使得试样滤液的第一馏分在测量开始时可导入接收容器(40)的第1接收部分(41)，而试样滤液的第二馏分则经过一段预先设定的时间之后或在完成预先设定的滤液量之后可导入接收容器(40)的第2接收部分(42)。
5.根据以上任一项权利要求所述的仪器，其特征在于一个与控制装置(60)相连的称重装置(17)，用于产生试样滤液的重量值。
6.根据以上任一项权利要求，特别是根据权利要求5所述的仪器，其特征在于，所述的控制装置(60)是这样设计的，使得在试样滤液的重量达到一个预先设定的值时结束测量。
7.根据以上任一项权利要求所述的仪器，其特征在于一个纤维测量装置(22)，用于测量在滤液出口(13)处的微小颗粒含量。
8.根据以上任一项权利要求，特别是根据权利要求7所述的仪器，其特征在于，所述的纤维测量装置(22)包括一个SSA-混浊度测量装置。
9.根据以上任一项权利要求所述的仪器，其特征在于，所述的控制装置(60)是这样设计并与混合装置(32，33)相连，使得试样在加入添加剂之前和/或在添加后与之混合。
10.根据以上任一项权利要求，特别是根据权利要求9所述的仪器，其特征在于，所述的混合装置由剪切装置(32，33)构成。
11.根据以上任一项权利要求所述的仪器，其特征在于，所述的控制装置(60)是这样设计的，使得经过一段预先设定的时间之后停止测量。
12.根据以上任一项权利要求所述的仪器，其特征在于一个用来换算在测量留着率时得到的、并且依赖于试样温度的测量值的计算装置。
全文摘要
本发明使用一种用于造纸的(实验室)仪器，该仪器用于特别是在有化学添加剂的影响下，测定纤维悬浮液的留着率和排水能力。为了简化这样的测试的实施，推荐一种仪器，该仪器包括一个用于盛装纤维悬浮液试样的测量容器，一个在测量容器的底部盖住滤液出口的过滤器，一个盖住过滤器使之与试样隔开的隔离元件，一个用来在试样中引入剪切力的剪切装置，一个用于使过滤器在留着率的测量过程中保持畅通的疏通装置，一个用来接收试样滤液的接收容器，一个用来计量并添加至少一种化学添加剂至试样中的计量添加装置，一个控制装置，该控制装置是这样设计并与隔离元件相连，使得过滤器在测量留着率以及添加剂的添加过程中被盖住。
文档编号G01N33/34GK1890431SQ200480036603
公开日2007年1月3日 申请日期2004年11月25日 优先权日2003年12月11日
发明者沃尔夫冈·法尔肯贝格 申请人:Btg米泰克有限公司