SE455888B - Sett och apparat for analysering av luftinnehallet hos en vetska eller suspension medelst ultraljud - Google Patents

Description

455 888 2 5 10 15 20 25 30 35 I 0 konstant, som är karakteristisk för olika substanser, är intensiteten i startläget, a är en dämpnings- och x är banlängden till mätpunkten (avståndet, som ultraljudet färdas i vätskan). Dämpningen är linjär, om den ritas med hjälp av semilogarítmíska koordi- nater.

Uppfínningen grundar sig på mätning av den dämpade intensiteten av ultraljud och på den spridda intensiteten hos ultraljudet. Dämpningen av det spridda ultraljudet kan återges av formeln (II).

I _ = I e-(b"'ß)xr sc o där Isc är den uppmätta spridningsintensiteten, I0 är den intensitet som spridits av mätvolymen i riktningen mot uppsamlingsanordningen för ultraljuds- strålen, b är en konstant som representerar sprid- ningsbidraget vid dämpningen av ultraljud, inne- fattande mångfaldig spridning, och b är medeldämp- konstanten hos spridningsinfallet på spridningsupp- samlingsanordningen från olika riktningar. Förhållan- det mellan överföringsdämpning och spridning är -ax ÉÉÉÉ = I°e_(b_F)x = Konst. e_(a_b+B)x (III) I = I e ' sc o Vi betecknar nu: Å = a - b + b.

Lutningen A i den linjära grafiska representa- tionen av logaritmen av förhållandet mellan över- Éföringsdämpning och spridning anger effekten av luft- innehållet i vätskan som en funktion av avståndet x.

Från formeln (III) finner vi: -Aöl I att = Konst- e I SC (IV) 10 15 20 25 30 35 ”Åsa sas är 61 luftínnehållet och A är en kalibrerings- konstant, som är associerad med den geometri som har valts, t ex uppsamlingsanordníngens inrättningar. 1 experiment som har utförts befanns logaritmen av förhållandet mellan övertöringsdämpningen och spridningen Iatt ISC = Älg] log vara linjärt beroende av luftinnehållet hos många olika vätskor och suspensioner. Lutningen A i den linjära grafen är med andra ord en konstant, som är speciell för varje kombination av material och dimen- sionsgeometrí. När log (latt/Isc) har bestämts fås luftinnehållet Ö 1 från bestämningen med konstanten A. När 51 är noll genom delning av resultatet fas ett konstant varde for log (latt/Isc), oberoende av andra karakterístikor hos vätskan eller suspensionen, innefattande partikelstorlek, tempera- tur, viskositet, etc. Emellertid måste alltid log 6 ._. . v (latt/Isc) 1 (Q) raknas bort fran vardet av log (latt/Isc) Ul_ Vid konstanta förhållanden, väsentligen konstant före divideríng med Å. konsistensgrad och väsentligen konstant partíkelstor- lek och/eller partikelfördelning gäller log Ia = A6,+a (VI) tt där a = log lsc d v s konstant.

I detta fall är det inte nödvändigt att alls be- stämma spridningsíntensíteten. f Vid luftfria förhållanden gäller Iatt -A = e I or (V11) SC 455 sas 4 4 10 15 20 25 30 35 -lingsanordningen, har placerats på avstånd från att _ A (vnI) Uppfinningen beskrivas utförligt i det följande med hjälp av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Pig. 1 schematískt visar ett arrangemang för mätning enligt uppfinningen, Pig. 2 schematiskt visar ett annat arrange- mang för mätning enligt uppfinningen, Pig. 3 grafiskt visar resultat från ett experiment med avseende på förhållandet mellan sprid- ning och ultraljudsdämpning. och Fig. 4-5 är en sidovy respektive en planvy av ett utförande av apparaten enligt uppfinningen i för- bindelse med en processlínje.

I provarrangemanget som visas i fig. 1 har en ultraljudssändare l placerats för att sända ut en ultraljudsstråle R3 till massauppslamningen A genom funktionen hos uppsamlingsanordningen 8. Dämpningen av ultraljudet, d v s det dämpade ultraljudet R, mätes med mottagaren 2, d v s med en uppsamlingsan- ordning 9. Dämpningen av ultraljudet blir enligt formeln (I).

I fig. 1 visas också en spridningsmottagare för ultraljud, d v s uppsamlíngsanordningen 3, vilken mäter ultraljudets Rl dämpning lsc. Dämpningen hos det spridda ultraljudet blir enligt formeln (II).

Spridningsmottagaren 3 för ultraljud, d v s uppsam- ultraljudets rätlinjiga bana mellan sändaren 1, d v s uppsamlingsanordningen 8, och mottagaren 2, d v s uppsamlingsanordningen 9. f! 10 15 20 25 30 35 S 455 888 I fig. 1 visas också beräkningsorganen, d v s en béräkníngsenhet 4, till vilken ha letts de signaler som avletts från ultraljudsmottagaren och från sprid- ningsmottagaren 3 för ultraljud. Beräkningsenheten har arrangerats för att beräkna förhållandet latt/Isc enligt formeln (III) och formeln (IV) och/eller logaritmen av detta förhållande.

I fig. 1 är avstánden till sändaroch mottag- ningsanordningen 8 för ultraljud och till mottagar- uppsamlingsanordningen 3, 9 för ultraljud från cent- rum av massauppslamningen under mätning, A, väsent- ligen lika (= x). Emellertid kan om så önskas dessa avstånd väljas på ett optimalt sätt under betraktande av karakteristikorna hos den substans som undersökes och de mätförhållande som gäller. I det mätarrange- ' mang som visas i fig. 2 består ultraljudssändaren/- ultraljudsmottagaren/mottagaren för spritt ultraljud l, 2, 3 av en enskild enhet 10. Ultraljudssändaren och mottagaruppsamlingsanordningen 8. 9 består av en enhetlig upfisamlingsanordning 5. Apparaten innefattar vidare en ultraljudsreflektor 6. som är placerad för att reflektera det ultraljud som utsänts av sändar-/- mottagaruppsamlingsanordningen 5 tillbaka till samma uppsamlingsanordning.

Apparaten som visas i fig. 2 innefattar vidare en spridningsmottagare 3 för ultraljud och en sprid- ningsreflektor 7. Spridningsreflektorn 7 har place- rats på ett avstånd (b) från ultraljudets rätlinjiga bana mellan sändar-/mottagaruppsamlingsanordningen 5 för ultraljud och ultraljudsreflektorn 6 för att ref- - lektera spritt ultraljud till spridningsmottagarupp- samlingsanordningen 3 för att därefter ledas till ultraljudssändaren/mottagaren 10. Signalerna som avletts från ultraljudssändaren/mottagaren 10 har dessutom letts till beräkningsenheten 4 för bestäm- 455 888 e 10 15 20 25 30 35 ning av förhållandet latt/Isc eller logaritmen log (Iatt/Isc) enligt formel (III), (IV) och/- eller formel (V).

I fig. 3 visas grafiskt förhållandet mellan ultraljudsspridning och direkt dämpning som en funk- tion av luftinnehållet för furucellulosa, varvid kon- sistensgraden hos massauppslamningen är 0,9%. Experi- mentsförhàllandena var enligt vad som framgår av fig. 2. Luftinnehâllet hos massauppslamningen mättes med en mätapparat för luftinnehåll som fungerar enligt kompressionsprincipen. I fig. 3 har på den vertikala axeln ritats nivån av förhållandet i decibel och på den horisontala axeln ritats luftinnehållet i pro- cent. Enligt experimentresultaten är förhållandet mellan ultraljudsspridningen och -dämpningen väsent- ligen linjärt beroende av luftinnehållet i massaupp- slamningen.

I fig. 4-5 visas en mätcell ll, som är gjord av plast, t ex plexiglas, och som är ansluten till en processledning 12 via rörledningen 13 för ledning av massauppslamningen från processledningen till cellen.

Massauppslamning ledes från cellen via utloppet 14.

En ultraljudssändare l har spänts fast på cellen ll och en ultraljudsmottagare 2 har spänts fast pà cellens ll motsatta sida. Vidare har en spridnings- mottagare 3 för ultraljud spänts fast på cellen ll, d _ v s mottagaren 3 har placerats på avstånd från ultra- ljudets rätlinjiga bana mellan sändaren och mottaga- ren.

Apparaten enligt fig. 4-5 användes enligt vad 'som visats och beskrivits ovan. Vid konstanta för- hållanden, d v s konstant konsistensgrad och konstant partikelstorlek eller partikelstorlek är emellertid låg Isc konstant och spridningsmottagaren för ultraljud erfordras ej.

M 10 15 20 25 30 35 455 888 Sättet är användbart för bestämning av luftinne- 'håll mellan 0 och 5%, och företrädesvis mellan O och l,5%, t ex i massauppslarnning som innehåller från O till 2%, företrädesvis från O till l,5% massa.

Claims (6)

455 888 10 15 20 25 30 35 4,» PATENTKRAV Ü)

1. Sätt för analysering av luftinnehållet öl är en vätska eller suspension, varvid ultraljud hos ultra- att ljudet mätes, k ä n n e t e c k n a t av att luft- ledes in i vätskan och dämpningen I innehållet öl hos vätskan bestämmes genom bestäm- ning av funktionen Iatt = A51 ISC log där latt är den uppmätta, dämpade intensiteten, Isc är den uppmätta spridningsintensiteten och Åßär en lutningskonstant.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a t av att vid sättet bestämmes funktionen log Iatt = A51 + a, (IX) där a = log Iso, vilket är en konstant, under kon- stanta förhållanden med i huvudsak konstant koncen- tration och vid i huvudsak konstant partikelstorlek.

3. Apparat för analysering av luftinnehållet 61 hos en vätska eller suspension, varvid apparaten innefattar en ultraljudssändare (l) och en ultra- ljudsmottagare (2) för uppmätning av det dämpade ultraljudets intensitet I en spridníngsmottaga- att' re (3) för ultraljud, som är placerad för att mäta det spridda ultraljudets intensitet Isc, och beräk- ningsorgan (4), k ä n n e t e c k n a d av att be- räkningsorganet (4) är anordnat för bestämning av funktionen f I tt = 1 lQg Ia ÅÖl * sc

4. Apparat enligt krav 3, k ä n n e t e c k - If. n a d av att spridningsmottagaren (3) för ultraljud 10 15 20 25 _so 35 455 888 _..¶ _ . __... -ï-vr zfl' . har placerats på ett avstånd (a) från ultraljudets rätlinjiga bana mellan ultraljudssändaren (l) och mottagaren (2).

5. Apparat enligt krav 3 eller 4,_k ä n n e - t e c k n a d av att apparaten innefattar en reflek- tor (6), som är placerad för att reflektera det ultraljud som avgivits från sändare/mottagaruppsam- lingslingsenhet tillbaka till samma uppsamlingsenhet.

6. Apparat enligt något av krav 3-5, k ä n - n e t e c k n a d av att apparaten innefattar en spridningsreflektor (7), som är placerad på ett av- stånd (b) från ultraljudets rätlinjiga bana mellan ultraljudssändaren (l) och -mottagaren (2) för att reflektera spritt ultraljud till spridningsmottagaren (3)-