DE2129836A1

DE2129836A1 - Vorrichtung zum messen des zerkleinerungsgrades einer durch eine rohrleitung fliessenden breimasse

Info

Publication number: DE2129836A1
Application number: DE19712129836
Authority: DE
Inventors: Knut Enarsson; Henrik Kitsnik
Original assignee: KAELLE REGULATORER AB
Current assignee: KAELLE REGULATORER AB
Priority date: 1970-06-17
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1971-12-30
Also published as: SE342325B; GB1311072A; FR2097780A5; JPS5427758B1; DE2129836C2; CA927625A; FI54031C; US3688563A; FI54031B

Description

Patentanwalt
Dipl.-fng. Walfer Jackisch

^ Stuttgart N, Menzelstraße 40 , 2129836

15, Jim/

AB Källe-Regulatorer

Box 96, S-661 OO Säffle

Schweden " · A 32 328 - sk

Vorrichtung zum Messen des Zerkleinerungsgrades einer durch eine Rohrleitung fließenden Breimasse

Im Labor kann der Zerkleinerungsgrad von Zellulosebrei und auch einer mechanischen Breimasse mit einer Schopper-Riegler- oder einer Freeness-Vorrichtung bestimmt werden. Diese mißt das Volumen der während einer bestimmten Zeit durch Pressen einer Breiprobe entnommenen Wassermenge. In vielen Fällen ist es jedoch wünschenswert, den Zerkleinerungsgrad einer aus faserigen Teilen bestehenden Suspension zu bestimmen, die durch eine Rohrleitung fließt. Zu diesem Zweck sind verschiedene Vorrichtungen geschaffen worden, die mehr oder weniger kontinuierlich arbeiten. Diese bekannten Vorrichtungen sind jedoch schwierig zu bedienen und/oder liefern nicht sehr genaue Ergebnisse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu. schaffen, die an eine Ro^:hrleitung, durch die eine Breimasse fließt, angeschlossen werden kann, um eine möglichst regelmäßige Entnahme von Breiproben und eine genaue .Bestimmung des Zerkleinerungsgrades zu ermöglichen. Das Ergebnis der Messung kann gegenbenenfalls in ⁰SR angegeben werden. Die Vorrichtung

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besteht aus einem vertikalen Zylinder zur Aufnahme der Proben, der unten geschlossen und oben offen ist. Sein oberes Ende -ist mit einer entsprechenden.Öffnung in der unteren Wand eines im wesentlichen horizontalen Teiles der Rohrleitung verbunden. Eine innerhalb der Rohrleitung.über dem Zylinder angeordnete Abdeckplatte kann in eine und aus einer Lage geführt •werden, in der das offene Zylinderende geschlossen gehalten ist. Ein in dem Zylinder bewegbarer Kolben besteht aus einer Filterscheibe und einer massiven Scheibe, die normalerweise die Unterseite der Filterscheibe bedeckt, jedoch im Abstand dazu angeordnet werden kann. Sie kann aber von dort weggeführt werden, so daß ein Zwischenraum unterhalb des Filters entsteht, wenn dieser in seiner tiefsten Lage ist. Ein mit einem Ventil versehenes Rohr führt von diesem Raum zu einem Meßgefäß. Ferner ist ein durch, ein Ventil reguliertes Druckmittelrohr mit dem oberen Ende des Zylinders verbunden. Darüber kann eine sich in dem Zylinder befindende Breiprobe bei Überdruck entwässert werden, wenn das obere Zylinderende durch die Abdeckplatte geschlossen ist. Das aus der Breiprobe abgezogene Wasser wird dann in dem Meßgefäß gesammelt. Die Wassermenge kann als Maß für den Zerkleinerungsgrad der Breimasse dienen.

Unabhängig von der Wahl des Druckmittels (Gas oder Flüssigkeit) ist es sehr wichtig, die Entwässerung der Breiprobe durch die Filterscheibe bei konstantem Druck durchzuführen, um ein zuverlässiges Ergebnis zu erhalten. Als flüssiges Druckmittel ist in der Praxis nur Wasser unter Druck gebräuchlich. In solch einem Fall hat es sich als weniger wichtig erwiesen, ob sich etwas unter Druck stehendes Wasser, das von oben in den die Probe enthaltenden Zylinder zugeführt wird, mit der oberen Schicht' der Probe mischt. Die Erklärung hierfür könnte darin bestehen, daß schon zu Beginn des Filtervorgangs auf der Filterscheibe schnell ein filternder, faseriger Kuchen gebildet wird, dessen Wasserdurchlässigkeit praktisch unabhängig von der Verdünnung der gefilterten Suspension ist. In diesem Fall wird die Wasserdurchlässigkeit der ,Breiprobe gemessen.

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Die Erfindung wird im einzelnen anhand beiliegender Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in

Fig. 1 und 2 in einem Längsschnitt die Vorrichtung in zwei

verschiedenen Arbeitsstellungen; Fig. 3 die Vorrichtung in der gleichen Arbeitsstellung wie in Fig. 1, jedoch für den Fall, daß Wasser als Druckmittel benutzt wird.

Eine horizontale Rohrleitung 3 zur Aufnahme einer faserigen Suspension weist einen Arm auf, der aus einem kurzen Rohransatz M- besteht, der an der Unterseite angeschweißt ist. Das freie Ende des Rohransatzes M- besteht aus einem radialen Flansch 5» an demein Ring 6 in nicht dargestellter Weise befestigt ist, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der von Rohr 4. An Ring 6 hängt ein Zylinder 7 (im folgenden Probenzylinder genannt), der abnehmbar daran befestigt ist. Der Zylinder 7 hat einen Boden 8, ist aber am oberen Ende offen und kann daher mit der Innenseite der Rohrleitung 3 verbunden werden.

Ein durch ein Druckmittel betriebener zx-ieifach wirkender Zylinder 9» der koaxial zum Probenzylinder 7 ausgerichtet ist, wird durch einen rohrförmigen, vom Boden 8 des Zylinders 7 herabhängenden Verbindungsteil 10 gehalten. Zwischen der Kolbenstange 11, die vom Kolben im Antriebszylinder 9 nach oben verläuft, und dem sie umgebenden Rohr besteht Spiel. Das äußere Ende der Kolbenstange 11 ist an einem rechtwinkligen Rohr 12 befestigt, dessen eines Ende radial durch einen länglichen Schlitz 13 in dem Verbindungsteil 10 führt. Das Rohr 12 ist über einen biegsamen Schlauch 14 mit einer Preßluftleitung 15 ver-" bunden, die ein Reduzierventil 16 und ein Absperrventil!17 aufweist. Das andere Ende des Rohres 12 ist außen mit einem Gewinde versehen und wird in ein Ende einer rohrartigen Kolbenstangenverlängerung 18 geschraubt, die dicht anliegend in eine zentrale Öffnung im Boden 8 des Probenzylinders 7 eingepaßt ist. Das Ende des Rohres 18 trägt innerhalb des Probenzylinders 7 einen Flansch oder eine Platte 19j deren Durchmesser geringfügig kleiner als der kleinste Innendurchmesser des Probenzylinders 7 ist.

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_Ein__Kplben 20 innerhalb des Pro"benzylinders 7 ist als Filterplatte ausgebildet und besitzt eine rohrfömige Kolbenstange 21, deren unteres Ende gleitend in dem oberen Teil der rohrartigen Verlängerung 18 eingepaßt ist. Die Pig. 1 zeigt die Filterplatte 20 in ihrer unteren Endlage, in der sie auf einer ringförmigen Schulter in dem Zylinder 7 in einem solchen Abstand zum Boden 8 ruht, daß zwischen der Unterseite der Filterplatte 20 und der Oberseite der Platte 19 ein Zwischenraum ist, wenn diese -mit dem Boden 8 in Berührung steht. Ein durch den Boden 8 führender Kanal 22 verbindet diesen Zwischenraum mit einem Ausflußrohr 23, das nach unten führt und ein Absperrventil 24 aufweist. Ein weiterer Kanal 25_S der durch das untere Ende des Probenzylinders 7 führt, ist mit einem Druckwasserrohr 27 verbunden, das mit einem Absperrventil 26 versehen ist.

Die rohrförmige Kolbenstange 21 verläuft durch den Probenzylinder 7 nach oben. An ihrem oberen Ende ist ein sich nach außen öffnendes Kugelventil 28 angeordnet. Wird eine Flüssigkeit als Druckmittel verwendet, kann das Kugelventil 28 wegfallen. Las obere Ende der Kolbenstange 21 ist radial erweitert und bildet einen scheibenähnlichen Teil 29. In ihrer in Fig. 1 gezeigten unteren Endlage ist diese Scheibe 29 etwas oberhalb des offenen oberen Endes des,Zylinders 7 angeordnet und bildet dadurch einen ringförmigen Zwischenraum.

Eine horizontale Platte $0 ist innerhalb des Rohransatzes 4 mit einem kleinen Spielraum beweglich angebracht. In Fig. 1 liegt die Platte 30 auf einem an der Innenfläche des Ringes 6 vorgesehenen ringförmigen Rand 311 wodurch die Platte 30 den Probenzylinder 7 dicht abdeckt. .-*.,,. ^:

Zwei vertikale Führungsstangen 32 sind an diametral gegenüberliegenden Punkten der Platte 30 befestigt und führen durch entsprechende Bohrungen in dem Ring 6. Die Stangen 32 werden durch die umgebende Spiralfeder 33 .nach unten gedrückt, die zwischen der Unterseite des Ringes 6 und den jeweils am Ende der Stangen 32 angeordneten Unterlegscheiben 34- liegen. Durch diese Anordnung wird normalerweise die Abdeckplatte 30 in Dichtverbundung mit dem ringförmigen Rand 31 gehalten. In dieser Lage liegt die

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Oberseite der Scheibe 29 in geringem Abstand zur Unterseite der Abdeckplatte 30. Ein zentraler Zwischenraum wird rund um das Kugelventil 28 gelassen, sogar dann, wenn die Scheibe 29 so weit nach oben geführt ist·, daß ihr Rand an der Unterseite der Abdeckplatte 30 anliegt, wie in Mg. 2 gezeigt ist.

Eine ringförmige Ausnehmung 35 wird von dem Innenumfang von < Ring 6 und einem gegenüberliegenden Teil der Außenseite des Zylinders 7 gebildet. Ein sich radial von der Ausnehmung 35 durch den Ring 6 erstreckender Kanal 36 ist mit einer Ablaufrohrleitung 37 verbunden, die ein Absperrventil 38 aufweist.

Das Ablaufrohr 23 am unteren Ende des Probenzylinders 7 endet in einem oben offenen zylindrischen Meßgefäß 39. Ein Bodenabfluß 41 des Meßgefäßes 39 ist mit einem Absperrventil 40 versehen. Das Meßgefäß 39 kann mit Meßeinteilungen versehen_werden, um die Menge der gesammelten Flüssigkeit anzuzeigen. Vorzugsweise aber wird die Flüssigkeitshöhe in einer anderen bekannten Weise gemessen. So ist ein vertikales Rohr 42, das mit seinem unteren Ende in das Gefäß 39 hineinragt, mit einer Rohrleitung 43 verbunden, durch die ein schwacher Luftstrom zugeführt wird. Die durch unterschiedliche Flüssigkeitshöhen im Gefäß 39 verursachten Druckänderungen in der Rohrleitung werden durch einen Druckmesser 44 angezeigt, der an die Rohrleitung angeschlossen, ist und die Meßwerte gegebenenfalls in ⁰SR angeben kann.

Die oben beschriebene Zerkleinerungsgradmeßvorrichtung arbeitet wie folgt. Zunächst sind die verschiedenen beweglichen Teile in den in Fig. 1 gezeigten Stellungen. Der Probenzylinder 7 und das Meßgefäß 39 sind jedoch leer. Das Absperrventilί24 und das Bodenventil 40 des Meßgefäßes 39 sind in dieser Ausgangsstellung offen, während die Ventile 17, 26 und 38 in den Rohrleitungen 15» 27 und 37 geschlossen sind. Das Druckreduzierventil 16 in der Preßluftrohrleitung 15 wurde auf einen verhältnismäßig geringen konstanten Überdruck eingestellt, der z.B. zwischen 0,4 und 0,8 atm variieren kann. Ferner befindet sich der Kolben des Zylinders 9 in seiner unteren Lage.

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Zur Vorbereitung eines Meßvorganges wird das Druckmittel dem Zylinder 9 zugeführt, so daß sich dessen Kolbenstange 11 nach unten bewegt. Hierbei kommt die Abdeckplatte 19 an der Unterseite der filterplatte 20 in dem Probenzylinder 7 zur Anlage. Die beiden Platten 19, 20 bilden zusammen einen massiven Kolben, wobei die Platten 19, 20 die Aufwärtsbewegung als Einheit fortsetzen. Im Laufe dieser Bewegung erfaßt die Scheibe 29 die Abdeckplatte 30 und hebt sie gegen die Wirkung der Federn 33 in. die obere Lage, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der Kolben 19, 20 befindet sich dabei am oberen Ende des Probenzylinders 7· In dieser Lage kann die Breimasse ohne Behinderung zwischen der Oberseite des Kolbens 19, 20 und der Unterseite der Abdeckplatte 30 durch die Rohrleitung 3 fließen. Soll eine Probe der Breimasse zur Bestimmung des Zerkleinerungsgrades entnommen werden, wird zuerst das Druckluftventil 17 geöffnet, damit Preßluft in den geschlossenen Baum zwischen der Scheibe 29 und der Abdeckplatte 30 durch den Schlauch 14-, den rohrförmigen Kolbenstangen 18, 21 und das Kugelventil 28 gelangt. Dann wird die Zuführung des Druckmittels zu dem Zylinder 9 verändert, so daß sich die Kolbenstange 11, 18 mit der Abdeckplatte 19 nach unten bewegt. Daraufhin gehen die anderen beweglichen Teile infolge der von den Federn 33 auf die Abdeckplatte 30 ausgeübten Kraft auch nach unten. Wenn die Abdeckplatte 30 wieder in der in "Fig. 1 gezeigten Schließstellung ist, ist eine zu testende Menge Brei in dem Zylinder 7 zwischen dem Kolben 19, 20 und der Abdeckplatte 30. Durch den in dem Raum außerhalb des Kugelventils 28 herrschenden Überdruck werden die Scheibe 29 und die Filterplatte 20 noch weiter abwärts bewegt. So strömt die durch die Rohrleitung 15 zugeführte Preßluft in den Zylinder 7 und wirkt auf die Oberfläche der Breisäule im Zylinder. Die Filterplatte 20 wird, wie oben be-· schrieben, in ihrer unteren Lage gehalten, während die Kolbenstange 11, 18 die Platte 19 so weit bewegt, bis diese den Boden des Zylinders" 7 berührt. Wenn auf diese Weise ein Zwischenraum unter der Filterplatte 20 entsteht, beginnt Wasser unter dem Einfluß der Druckluft aus der Breimasse in den Zylinder 7 durch das Rohr 23 hinab in das Meßgefäß 39 zu fließen, dessen Bodenventil 40 nun geschlossen ist. Fig» 1 zeigt eine Phase während des Abfließens, in der die Breisäule in dem Probenzylinder ?

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ungefähr auf die Hälfte der ursprünglichen Höhe abgesunken ist, während gleichzeitig Wasser in dem Meßgefäß 39 gesammelt worden ,_t ist. Zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Schließen des ■{ Ventils 40 wird das Absperrventil 24 geschlossen. Das Gefäß 39 enthält nun die*Wassermenge, die unter dem Einfluß eines ^;; bestimmten Druckabfalls während dieses Zeitraumes abgezogen wurde. Wie schon erwähnt, können die zusammenwirkenden Faktoren wie Druckluft, Abfließzeit usw. so bestimmt werden, daß das Ergebnis auf dem Druckmesser 44 in ⁰SE angegeben werden kann.

Nach dem Schließen des Ablaufventils 24 und des Druckluftventils 17 werden das Ventil 26 in dem Druckwasserrohr 27 und das Ventil 38 im Ablaufrohr geöffnet, um die geprüfte Breimasse herauszulassen. Obwohl nicht in der Zeichnung gezeigt, kann eine durch ein Ventil gesteuerte Druckluftleitung in das Wasserrohr 27 münden, so daß das Waschwasser mit Luftblasen vermischt wird, bevox es die Unterseite der Filterplatte erreicht. Solch eine Mischung aus Wasser und Luft hat sich als eine besonders wirksame Reinigung des Filters erwiesen. Nachdem eine bestimmte Zeit gewaschen wurde, werden die Ventile 26, 28 geschlossen und die Ventile 24 und 40 wieder geöffnet, so daß der Probenzylinder und das Meßgefäß geleert werden. Die Vorrichtung ist dann wieder . in der ursprünglichen Lage, bevor die nächste Messung beginnt.

Gegebenenfalls können die verschiedenen Ventile der Vorrichtung mit Ausnahme des Druckreduzierventils 16 durch einen Steuermechanismus gesteuert werden, der die gewünschten Arbeitsgänge zu bestimmten Zeitpunkten einleitet.

Wie oben schon erwähnt, kann der Probenzylinder 7 abnehmbar in dem Hing 6 angeordnet werden. Die Vorrichtung dafür ist je- _; doch nicht gezeigt. Solch eine Anordnung hat den Vorteil, daß die gesamte Vorrichtung zur Wartung oder Reparatur herausgenommen werden kann, ohne den normalen Betrieb der gesamten Anlage zu stören. Dazu muß die öffnung im Ring 6 durch die Abdeckplatte 30 geschlossen gehalten werden.

Für den Fall, daß die Vorrichtung anstelle von Druckluft mit

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__J«iasj3er.kraf;fc„.b.etr.ie.b-en wird.,-, wird. der_Zylinder 7 zu_.Anf ang Spülwasser gefüllt, während sich, die "beweglichen Teile in der in Fig. 3 gezeigten Lage "befinden. In dieser Anfangslage sind die Ventile if, 26 und 38 geöffnet und die Ventile 24- und 4-0 geschlossen. Auch hier wird das Reduzierventil 16 auf einen gewünschten Überdruck eingestellt.

Soll eine Messung ausgeführt werden, wird der Kolben 11 durch den antreibenden Zylinder 9 nach oben bewegt, die Ventile 26 und

38 werden geschlossen und die Absperrventile 24- und 4-0 geöffnet, so daß der Zylinder 7 und das Gefäß 39 geleert werden. Wurde eine Probe des Breies der Rohrleitung 3 entnommen und hat die Filterscheibe 20 die in Fig. 3 gezeigte Lage erreicht, wie im Zusammenhang mit dem anderen Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, wird der Druck im Zylinder 7 durch Zuführung des unter Druck stehenden Wassers durch den Kanal 21 erhöht, so daß Wasser durch den Filter 20 entweicht. Ziemlich bald führt die Entwässerung des Breies zur Bildung eines faserigen Kuchens 4-5 auf dem Filter 20. Nach einer vorher festgelegten Zeit wird das Ventil 40 geschlossen, so daß das Wasser in dem Meßgefäß 39 gesammelt ist. Nach einer weiteren vorher festgelegten Zeit wird das Ventil 24- geschlossen. Danach wird die Wassermenge in dem Gefäß

39 gemessen.

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Claims

Ansprüche

\/\) Vorrichtung zum Messen des Zerkleinerungsgrades einer durch ein Rohr fließenden Breimasse, wobei die Vorrichtung einen vertikalen, unten geschlossenen, oben aber offenen" Probenzylinder aufweist, dessen oberes Ende mit einer entsprechenden öffnung ■ in der unteren Wand eines im wesentlichen horizontalen !Teiles des Rohres verbunden ist, ferner eine Abdeckplatte, die in dem Rohr oberhalb des Zylinders befestigt und in eine und aus einer Lage geführt werden kann, in der das offene Zylinderende geschlossen ist, einen in dem Zylinder beweglichen Kolben, der aus einer Filterscheibe und einer massiven Scheibe besteht, die normalerweise die Unterseite der Filterscheibe bedeckt, jedoch im Abstand dazu angeordnet werden kann, um einen Raum unterhalb des Filters zu bilden, wenn dieser seine tiefste Lage erreicht hat, ein Druckwasserrohr, das von diesem Raum zu einem Meßgefäß führt, ein Ventil in diesem Rohr und ein das Druckmittelrohr steuerndes Ventil, das mit dem oberen Ende des Zylinders verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Breiprobe, die sich im Zylinder (7) befindet, bei Überdrück entwässert werden kann, wenn das obere Zylinderende durch die Abdeckplatte (30) geschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheibe (20) an einer rohrförmigen Kolbenstange (21) befestigt ist, die durch den Probenzylinder (7) führt, daß die massive Kolbenscheibe (19) am oberen Ende eines zweiten Rohres (18) befestigt ist, welches gleitend in eine öffnung im Boden (8) des Zylinders (7) eingepaßt ist, daß das untere Ende des zweiten Rohres;(18) mit eimern die Preßluftzufuhr (15) steuernden Ventil (16) versehen ist und daß das untere Ende der rohrförmigen Kolbenstange (21) mit dem oberen Ende des Rohres (18) gleitend verbunden ist, um einen das Druckmittel zur Spitze des Zylinders (7) führenden Kanal zu bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch ein Ventil (26) gesteuerte Rohrleitung (27) zum Zuführen

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des Spülwassers mit dem unteren Ende des Probenzylinders (7) verbunden ist und daß ein durch ein Ventil (38) gesteuertes Abflußrohr (37) am oberen Ende des Zylinders (7) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Federn (33) vorgesehen sind, um die Abdeckplatte (30) auf das obere Ende des Probenzylinders (7) zu drücken.

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