Устройство для определения концентрации целлюлозосодержащей суспензии Советский патент 1992 года по МПК B01D29/00 G01N15/06 

Изобретение относится к устройствам для определения физико-механических свойств целлюлозосодержащей суспензии, в частности для определения ее концентрации. Оно может быть использовано на пред- приятияхцеллюлозно-бумажной

промышленности для экспресс-анализа концентрации массы, преимущественно до 30% (в диапазоне до 50%).

Известно устройство для измерения концентрации массы (патент США N° 4301675, кл. G 01 A tl/08. 33/34). Устройство содержит корпус, на донной части которого находится образец массы. Донная часть представляет собой перфорированную перегородку, через которую вода выжимается из массы и поступает в общее сливное отверстие. В верхней части имеется устройство для создания давления на массу и выдавливания из нее воды.

Давление постепенно увеличивают. Наращивание давления осуществляют до начала вытекания воды. Регистрация величины давления осуществляется в момент вытеснения из целлюлозы жидкой фазы. Недостатком данного устройства является то, что для внесения образца в прибор его сначала необходимо отобрать из потока, затем перенести в устройство для взвешивания и уже только потом поместить о устройство. Такое многократное перенесение образца волокнистой суспензии ведет к возрастанию погрешностей. Особенно это проявляется на образцах с концентрацией до 15%, поскольку они склонны к отеканию и поскольку многократный зренос пробы или части пробы ведет не только к потерям волокна, но и жидкой фазы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения концентрации целлюлозной суспензии ручным способом. Устройство представляет собой цилиндрический корпус, разделенный перфорированной перегородкой на две камеры: верхнюю со сливным патрубком и перфорированным поршнем и нижнюю с патрубком подвода воды и патрубком для удаления жидкой фазы, подключенным к источнику вакуума.

Принцип определения концентрации целлюлозной массы основан на измерении толщины папки, сформированной из образца целлюлозной суспензии определенной массы (5 г) под действием поршнл с определенным усилием.

Для осуществления анализа навеска целлюлозной суспензии помещается в верхнюю камеру между поршнем и перфорированной перегородкой, размешивается при

разбавлении ее водой, подаваемой по патрубку через нижнюю камеру и подвергается воздействию поршня с определенным усилием. Толщина сформировавшейся папки

определяется по прошествии фиксированного времени с помощью микрометра. В статье представлены два варианта устройства - один с ручной загрузкой целлюлозного образца, а другой подачей его по трубе

0 малого диаметра.

Недостатком устройства с ручной подачей массы является как и в предыдущем случае многократность переноса пробы из одной емкости в другую в процессе измере5 ния, Поскольку при отборе каждой из проб за счет отекания массы ее концентрация не является однородной, результаты измерений будут отличаться друг от друга, а погрешность возрастать,

0 Недостатком устройства с подачей массы по трубопроводу является ограничение применимости прибора, поскольку масса, начиная с 5% концентрации начнет забивать подводящие трубопроводы. Точность

5 измерения ухудшится. Другим недостатком обоих вариантов устройства является подключение их к источнику вакуума. Изменение величины вакуума и быстрота его создания в устройстве будет сказываться на

0 формирование папки целлюлозной суспензии, ее толщины. Для поддержания вышеуказанных параметров необходимы соответствующие устройства, дающие свои погрешности. При определении концентра5 ции массы эта погрешность также войдет в погрешность измерения. Тем самым ухудшается точность определения концентрации массы.

Целью изобретения является повыше0 ние точности определения.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для определения концентрации, включающем установленный над опорами вертикальный корпус с разме5 щенной в нем горизонтальной перфорированной перегородкой, установленным над ней поршнем с прижимным приспос.облени- ем и подсоединенным ко дну корпуса сливным патрубком, согласно изобретению

0 устройство снабжено сосудом с водой, в который погружены корпус с риской на внешней стороне и опоры, с патрубком для отвода фильтрата, размещенным в нижней

5 части сосуда, гибкой связью, соединяющей патрубки, дополнительным трубопроводом, размещенным в сосуде с водой и соединяющим нижнюю часть корпуса с атмосферой. Сравнение заявляемого решения с прототипом показывает, что оно отличается наличием сосуда с жидкостью, связью

патрубков для отбора жидкой фазы корпуса и сосуда, а также сообщением нижней камеры с атмосферой. Таким образом, предложение отвечает критерию новизна.

Сущность изобретения заключается в том, что за счет совмещения элементов взвешивания массы и измерения ее концентрации в одном устройстве стабилизируется процесс стекания жидкости, снижая погрешности измерений.

Анализ других технических решений не позволил выявить признаки, сходные с отличительными для придания объекту свойств, присущих заявляемому устройству, следовательно, можно сдедать вывод о соответствии предложения критерию существенные отличия.

На фиг, 1 изображено предлагаемое ус- тройство; на фиг. 2 - график зависимости концентрации массы от объема отделившегося фильтрата.

Устройство содержит корпус 1, разделенный перфорированной перегородкой 2 на верхнюю и нижнюю камеры 3 и 4, В верхней камере находится поршень 5 с силовым элементом в виде груза 6, в нижней имеется патрубок 7 для отвода жидкой фазы, соединенный гибкой связью, например шлангом или сильфоном 8 с патрубком 9 сосуда 10 с жидкостью, например, дистиллированной водой, маслом и т.д. Патрубок 9 имеет кран 11.

На внешней стороне корпуса устройства нанесена риска 12 для регистрации количеств помещенной в него для анализа целлюлозной суспензии. В сосуде с жидкостью имеется опора 13 для устройства. В опоре проделана прорезь для гибкого шланга 8. Корпус 1 устройства плавает в сосуде с жидкостью. Камера 4 сообщается с атмосферой с помощью патрубка 14.

Устройство работает следующим образом.

Образец массы загружают в плавающий корпус 1. Загрузка осуществляется до риски 12. Загрузку ведут при закрытом кране 11. Устанавливают на порцию загруженной суспензии поршень 5 с грузом 6. При этом корпус 1 опускается вниз и устанавливается на опоре 13. Жидкость в сосуде не переливается через корпус 1. Шланг 8 заходит в прорезь опоры 13. Одновременно с опусканием поршня 5 открывают кран 11 и регистрируют количество вытекающей воды за установленный промежуток времени (мерный цилиндр на чертеже не показан).

Объем вытекшей воды соответствует концентрации целлюлозосодержащей суспензии, подвергающейся анализу. Отделяющаяся из целлюлозосодержащей

суспензии жидкая фаза попадает в нижнюю камеру 4 корпуса 1 и через гибкий патрубок 8 вытекает в мерный цилиндр (на черт, не показан). В нижней камере имеется воздух,

который запирается при течении жидкой фазы через гибкий шланг 8. Такой воздушный пузырь замедляет последующее истечение жидкости и делает его нестабильным. Соединение камеры 4 с атмосферой, изме0 нение давления в которой незначительно и не требует дополнительных приборов для поддержания, практически не вносит в определение концентрации массы дополнительной погрешности, как это может

5 произойти в случае использования вакуума. Экспериментальным путем получают тарировочн/ю кривую в координатах - концентрация массы - объем, удаляемый при сжатии жидкой фазы. Для получения тари0 ровочной кривой используют несколько образцов массы известной концентрации. Эту суспензию загружают в устройство и определяют количество стекшей воды при воздействии на нее поршня за определенное

5 время.

Пример. Тарировочная кривая для определения концентрации небеленой хвойной сульфатной целлюлозы жесткостью 25 единиц Каппа и вязкостью 610 мПз в

0 наиболее употребительном диапазоне представлены на фиг. 2. Условия сжатия - поршень с грузом 15 кг, время сжатия 15 мин.

Определение погрешности измерения в

5 предлагаемом устройстве осуществлено экспериментально. Данные представлены в табл.1.

В табл. 2 приведены данные по погрешности измерения концентрации массы в

0 сравнении с прототипом.

Помимо изменения концентрации массы, предлагаемое устройство может быть использовано для измерения того свойства целлюлозосодержащего материала, изме5 нение которого влечет за собой изменение прочности волокнистого каркаса, а следовательно, и объема выделившейся из него при сжатии поршнем жидкой фазы.

Могут быть определены степень помола

0 {без обязательного по стандартной методике разведения суспензии до низкой концен- трации), содержание неорганических нерастворимых компонентов (талька, каолина и т.д.), компонентный состав бумажной

5 смеси (смесь лиственной и хвойной целлюлозы, сульфитной и сульфатной, смесь целлюлозы и древесной массы.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволит повысить точность измерений, поскольку исключает

неоднократную загрузку и переноску испытываемого образца, а также не требует средств для поддержания необходимых параметров процесса, имеющих свои погрешности, отрицательно влияющие на погрешности прибора в целом.

Формула изобретения Устройство для определения концентрации целл(оловосодержащей суспензии, включающее установленный над опорами вертикальный корпус с размещенной в нем горизонтальной перфорированной перего0

5

редкой, установленным над ней поршнем с прижимным приспособлением и подсоединенным ко дну корпуса сливным патрубком, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения, устройство снабжено сосудом с водой, в который погружены корпус с риской на внешней стороне и опоры, с патрубком для отвода фильтрата, размещенным в нижней части сосуда, гибкой связью, соединяющей патрубки, дополнительным трубопроводом, размещенным в сосуде с водой и соединяющим нижнюю часть корпуса с атмосферой.

Таблица 1

Сущность изобретения: образец массы загружают в плавающий в сосуде 10 корпус 1 и поршнем 5 с грузом 6 осуществляют прижим с заданным усилием. При этом корпус 1 опускается и устанавливается на опоре 13. Затем регистрируют количество воды (жидкой фазы), вытекающей из патрубка 9, объем которой соответствует концентрации суспензии, подвергающейся анализу. 2 ил. СП с VI 8 о

а 0,21% получена расчетным путем из ошибки опыта 2,5%.

Таблица 2

ti)0 200 Ш 600 800 4000 осГье отделившегося фильтрата, л л

Фиг 2