Прибор для определения фильтрационной устойчивости бумажной массы Советский патент 1988 года по МПК G01N33/34 

СО () СО Ю

7 гибким шлангом 9 соединена с трубопроводом 3, что позволяет изменять Положение емкости по высоте. Трубопровод 3 соединен с источником 10 подачи воды под давлением. Отношение площади сечения дросселя 8 и отверстия 5 находятся соответстенно в пределах 1 :0, 2-1 :0, 7 и 1:100-1:300. Образец при испытании помещают между верхним и нижним зажимами 1 и 2. Определение ведут до разрушения образца. Прибор обеспечивает плавную скорость нарастания давления и повышение точности определения фильтрационной устойчивости бумажной массы. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промьппленности и может быть использовано при производстве бумаги и картона. Прибор содержит верхний и нижний зажимы 1 и 2, подводяпрсй трубопровод 3 с дросселем 4. Трубопровод 3 соединен с нижним зажимом 2, в центре которого выполнено отверстие 5. Прибор снабжен измерителем давления 6. Прибор имеет герметично закрытую емкость 7 и дополнительный дроссель 8. Емкость

1

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промьппленности и может быть использовано при производстве бумаги, картона и других волокнистых материалов.5

Цель изобретения - повьш1ение точности определения.

На чертеже представлен прибор для определения фильтрационной устойчивости бумажной массы.

Прибор содержит верхний 1 и нижний 2 зажимы, подводящий трубопровод 3 с дросселем 4. Трубопровод 3 соединен с нижним, зажимом 2, в центре которого вьшолнено отверстие 5. Прибор снабжен измерителем 6 давления, меет герметично закрытую емкость 7 и дополнительный дроссель 8- Емкость 7 гибким шлангом 9 соединена с подводящим трубопроводом 3, что позвояет изменять положение емкости по высоте. Емкость 7 крепится с помощью зажима на стойке штатива (не показаны) , Трубопровод 3 соединен с источ- 5 НИКОМ 10 подачи воды под давлением. На начальном участке трубопровода 3 установлен клапан 11. Сверху на емкости 7 расположен воздушный клапан 12. Верхний зажим 1 снабжен прижимным устройством 13 с фиксатором 14 положения зажима 1. Ппощади сечений отверстия 5 нижнего зажима- 2 и дросселей 4 и 8 подобраны таким образом, что отношение площади сечения дросселя А к площади сечений дросселя 8 35 и отверстия 5 находится соответственно в пределах 1:0,2-1:0,7 и 1:100- 1:300. Образец при испытании помещают между верхним 1 и нижним 2 за- жимами.

Прибор работает следующим образом.

30

5

5 5

0

Емкость 7 устанавливают по высоте таким образом, чтобы ее средняя часть находилась примерно на уровне верхней плоскости нижнего зажима 2. Положение емкости 7 по высоте относительно зажима 2 регулируется в зависимости от коэффициента фильтрации массы: при его увеличении емкость 7 смещают вверх и объем содержащегося в нем воздуха в начальный момент испытания увеличивается. Открывают воздушный клапан 12 на емкости 7 и клапан 11 на подводящем трубопроводе 3. Из источника 10 вода поступает в трубопровод 3, далее через дроссель 4 - к месту соединения шланга 9 с трубопроводом 3, где вода разделяется на два потока. Один поток начинает заполнять емкость 7, а другой через дроссель 8 поступает к отверстию 5 нижнего зажима 2. После того, как вода начинает выходить из отверстия 5, закрывают клапаны 11 и 12. На нижний зажим 2 помещают образец в виде сьфой бумажной папки таким образом, чтобы центр его приблизительно совпадал с отверстием 5. После этого опускают на образец верхний зажим 1 и нагружают образец с помощью прижимного устройства 13. После заданного нагружения и выдержки образца фиксируют положение верхнего зажима 1 относительно нижнего зажима 2«с помощью фиксатора 14 и открывают клапан 11. Давление в трубопроводе 3 на участке перед дросселем 4 возрастает, и вода начинает поступать через дроссели

4и 8 в емкость 7 и отверстие

5к образцу, при этом сжимая находящийся в емкости 7 воз - дух.

Из отверстия 5 вода поступает к образцу и начинает фильтроваться через материал образца по радиальным направлениям от краев отверстия 5 к периферии образца. Дроссель 4 снижае скорость движения воды в трубопроводе 3 и увеличивает время заполнения емкости 7, куда поступает первоначально основная часть воды. Потери давления в дросселе 8 в этот период невелики ввиду незначительного расхода воды и он не оказывает значительного влияния на скорость фильтрации в образце. По мере заполнения герметично закрытой емкости 7 давление в ней постепенно возрастает, что приводит к повышению скорости фильтрации и расхода воды через дроссель 8 параллельно с продолжающимся запол нением емкости 7. С повьпиением скорости движения воды через дроссель 8 потери напора в ней возрастают и он оказывает все более значительное воздействие и снижает скорость фильт рации на конечном этапе испытания. Запись изменения давления воды на участке трубопровода 3, примыкающем к отверстию 5, производится измерителем 6 давления.

После достижения критических значений скоростей фильтрации в образце происходит его разрушение, имеющее вдд отделения некоторого его фрагмента на периферии участка фильтрации. Сопротивление фильтрации в образце в результате этого снижается, что приводит к снижению давления в отверстии 5, которое фиксируется измерителем 6 давления. При падении давления закрывают клапан 11, раз:- ружают верхний зажим 1. При этом через отверстие 5 выливается вода из емкости 7 под давлением воздуха в ее воздушной полости, удаляются остатки образца и уровень воды в емкости 7 возвращается к начальному значению. После этого прибор готов для повторного испытания.

Скорость фильтрации должна возрастать постепенно и не превьшхать заданного критического значения с тем, чтобы устанавливались равновесные значения скоростей во всем фильтрационном поле. Это необходимо для исключения влияния инерционных сил и возникновения локальных градиентов давления, вызывающих нарушения структуры образца. Возникновение этих

с to 15 20 25 30

.Q .с

35

50

5

давлении снижает воспроизводимость результатов измерения и точность определения. Время подъема давления для бумажной массы со средней степенью помола должно составлять не менее 20-30 с и не более 100 с. Нижний предел - 20 с времени подъема давления до разрушающего значения определяется необходимостью равномерного распределения давления по фильтрационному полю с постоянным градиентом в каждом сечении образца. При превьш1ении верхнего предела времени испытаний (более 100 с) суффозия (вымыв мелочи) приводит к нарушению однородности образца, его преждевременному разрушению, а следовательно, занижению результатов. Исходя из этого времени, размеров зажимов 1 и 2 и коэффициентов фильтрации образца, производится расчет объема герметичной емкости 7. Площади сечений дросселей 5 и 8 определяют по заданному диапазону скоростей возрастания давления и времени заполнения емкости 7 водой.

На опытном образце были проведены определения фильтрационной устойчивости бумажной массы. Такие же испытания были проведены и на известном приборе. Определение фильтрационной устойчивости бумажной массы на приборе иллюстрируется следукнцим образом.

Пример. Испытание проводят на приборе для измерения фильтрационной устойчивости бумажной массы, выполненном в соответствии с предлагаемой схемой. В качестве образца используют полотно из сульфитной беленой целлюлозы марки А-1 со степенью помола 24 ИР, массой 1м 150 г и толщиной 0,5 мм при давлении сжатия 0,1 МПа, сформованное на листо- отливном аппарате Рапид-Кеттен. Испытания проводят при сжатии образца до сухости 29% и средней величине разрушающего давления 2,18 МПа. Герметичная емкость 7 имеет объем 1 л. Входной и выходной дроссели 4 и 8, а также отверстие нижнего зажима 5 имели диаметры соответственно 0,5; 0,42; 5,0 мм (соотношение площадей сечений 1:0,7 и 1:100). Давление перед входньм дросселем постоянно и равно 5,0 МПа. На катвдом варианте производят испытания 25 образцов. Контроль точности испытаний осуществляют по величине относительной погрешности.

Сравнительный опыт 4 осуществляют с помощью известного прибора, который содержит верхний и нижний зажимы, подводящий трубопровод и дроссель с ручным регулированием площади его сечения 0,04 - 0,15 мм. Результаты испытаний представлены в таблице.

При ручном способе дросселировани (опыт 4 на известном приборе) проведение испытаний и их результат зависят от индивидуальных особенностей оператора, что приводит к большой погрешности и неадекватности условий испытаний. В опытах 1-3 скорость нарастания давления равномерная, и зависимость давления от времени близка к линейной. Это приводит к равномерному распределению порового давления в испытуемом образце и в результате к повьппению точности измерения. Относительная погрешность определения фильтрационной устойчивости снижается в 2,0 - 3,0 раза. Соотношения площадей сечений дросселей выбраны таким образом, чтобы обеспечить заданную скорость возрастания давления вплоть до разрушающего значения в течение от 20 с (при соотношении 1:0,2) до 100 с (при соотношении 1:0,7) при объеме герметичной емкости 1 л. Дпя выполнения условий адекватности проведения испытаний образцов из разных материало время подъема давления должно находиться в указанном интервале.

Положительный эффект использовани прибора заключается в повышении точности определения фильтрационной устойчивости образца, оцениваемой по величине давления воды в отверстии 5 в момент его разрушения. Нали

97326

чие емкости 7 и дросселей 4 и 8 позволяет при их совместной работе замедлить время подъема давления в отверстии 5 и возрастание скоростей фильтрации в образце до значений, исключающих локальные нарушения структуры, обеспечить одинаковый график подъема давления при испытании

fO серии образцов с одинаковым коэффициентом фильтрации и толщиной и исключить резкие изменения давления. Совместное сочетание дросселей 4 и 8 в емкости 7 регулируемого объема

fj обеспечивает линеаризацию графика подъема на всех участках графика. Указанные преимущества предлагаемого прибора обеспечивают повышение точ з ности определения фильтрационной

20 устойчивости различной по своим свойствам бумажной массы.

Формула изобретения

Прибор для определения фнпьтра- ционно й устойчивости бумажной массы, содержащий верхний и вьтолненный с центральным отверстием нижний зажимы, подводящий трубопровод с дросселем, соединенный с отверстием нижнего зажима, и измеритель давления, отличающийся тем, что, с целью повьапения точности, он имеет дополнительный дроссель, установленный на подводящем трубопроводе, и перемещаемую по высоте герметично закрытую емкость, соединенную с под- водяпщм трубопроводом на участке между дросселями, причем соотношения площади сечения основного дросселя и площадей сечения дополнительного дросселя и центрального отверстия нижнего зажима находятся в пределах соответственно 1:0,2 - 1:0,7 и 1:100- 1:300.