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Verfahren und Vorrichtung zum selbsttätigen Anzeigen oder Regeln der Viskosität oder der
Konzentration von Flüssigkeiten oder Suspensionen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selbsttätigen Anzeigen oder Regeln der Viskosität oder der Konzentration von Flüssigkeiten oder Suspensionen, insbesondere von Faseraufschlämmungen, bei dem der Flüssigkeit oder der Suspension in einem offenen
Gefäss eine Drehbewegung erteilt wird.
Die bekannten Einrichtungen dieser Art besitzen verschiedene Mängel. Teils erfolgt die Regelung zu langsam, so dass eine zu lange Zeit vergeht, bis sieh die Regelung an der zu steuernden Maschine, z. B. einer Papiermaschine, bemerkbar macht, teils arbeiten diese Einrichtungen nicht mit genügender Sicherheit und Empfindlichkeit. So ist z. B. eine Regelvorrichtung bekannt, bei welcher ein Schaufelrad in der Suspension in Drehung gehalten wird und der von der Konzentration der Suspension abhängige Widerstand gegen die Umdrehung des Schaufelrades auf eine Steuereinrichtung einwirkt, die das Ventil, das die Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit regelt, betätigt.
Bei erhöhtem Widerstande wird also angezeigt, dass die Suspension zu dick ist, und die Einrichtung öffnet das Ventil, so dass mehr Verdünnungsflüssigkeit zugeführt wird ; wenn umgekehrt der Widerstand gegen die Umdrehung des Schaufelrades zu klein wird, zeigt dies an, dass die Suspension zu dünn geworden ist, und der Mechanismus betätigt somit das Ventil in der Weise, dass die Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit gedrosselt wird.
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Eine Ausführungsform eines Apparates nach der Erfindung ist für den Fall, dass der zu regelnde Stoff Zellstoffmasse ist, d. h. aus Zellstoffasern besteht, die in Wasser aufgeschlämmt sind, auf der Zeichnung als Beispiel veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt schematisch im senkrechten Schnitt einen Behälter für Zellstoff mit einer damit vereinigten Anzeigevorrichtung. Fig. 2 zeigt die Anzeigevorrichtung in senkrechtem Schnitt und in grösserem Massstabe, während Fig. 3 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 2 darstellt, wobei gewisse Teile entfernt sind. Fig. 4 und 5 zeigen Einzelheiten.
In Fig. l bezeichnet 2 einen Behälter, durch welchen diejenige Flüssigkeit strömt, deren Konzentrations-oder Viskositätszustand angezeigt oder konstant gehalten werden soll. An der Aussenseite des Behälters und in Verbindung mit demselben ist die Anzeigevorrichtung 1 angebracht.
In Fig. 1, 2 und 3 bezeichnet 3 ein im waagrechten Schnitt kreisförmiges Gefäss, das sich unten zu einer Öffnung 4 verengt und oben frei offen ist oder mit einer ähnlichen Öffnung 5 versehen sein kann. Bei der beispielsweisen Ausführung verjüngt sich das Gefäss 3 kegelig sowohl nach dem oberen als auch nach dem unteren Ende von einem zylindrischen mittleren Teile aus.
Die anzuzeigende Flüssigkeit wird in das Gefäss 3 aus dem Behälter 2 durch den Einlass 6 eingeführt, welcher nach der Zeichnung tangential in das Gefäss 3 mündet, so dass die Flüssigkeit infolge ihrer eigenen Bewegungsenergie in Drehung versetzt wird. Die Drehbewegung kann aber auch auf andere Weise zustande gebracht werden, beispielsweise mittels eines Flügelrades oder eines andern Rührers 14, der durch eine Welle 15 in Umdrehung versetzt wird, vgl. Fig. 4. Hiebei wirken die Schleuderkraft und die Schwerkraft auf die Flüssigkeitsteilchen ein, was zur Folge hat, dass sich die Flüssigkeit oben in der Form eines Paraboloids 7 und unten in der Form eines Paraboloids 8 einstellt. Wegen der Einwirkung der Schwerkraft erhält letzteres eine flachere Form als das erste.
Die in das Gefäss 3 gelangende und dort in Drehbewegung gehaltene Flüssigkeit wird durch
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geschleudert werden, selbstverständlich unter der Voraussetzung, dass der auf die Flüssigkeit ausgeübte Druck und damit die Geschwindigkeit im Einlasse 6 nicht über gewisse Grenzen hinaus gesteigert wird.
Wenn nun die Viskosität oder die Konzentration der Flüssigkeit im Gefäss 2 erhöht wird, so wird ihre Reibung an den Wänden des Gefässes 3 gesteigert, wobei die Drehgeschwindigkeit der Flüssigkeit herabgesetzt wird, so dass das Paraboloid 7 seine Form ändert und ein flacheres Aussehen erhält. Dasselbe ist mit dem Paraboloid 8 der Fall. Der Abstand zwischen den Scheiteln der Paraboloide wird somit erhöht. Wenn dagegen die Viskosität der Flüssigkeit abnimmt, so wird die Reibung an den Wänden des Gefässes 3 herabgesetzt und die Drehgeschwindigkeit erhöht, wobei der Scheitel des Paraboloids 7 gesenkt und derjenige des Paraboloids 8 erhöht wird, so dass der Abstand zwischen den Scheiteln der Paraboloide 7 und 8 vermindert wird.
Diese bei verschiedenen Konzentrationen oder bei verschiedener Viskosität der Flüssigkeit auftretenden Niveauunterschiede bzw. die verschiedenartige Form der Paraboloide 7 und 8 kann nun erfindungsgemäss ausgenutzt werden, um Anzeige-und/oder Regelungsorgane zu beeinflussen, die es ermöglichen, die Schwankungen ununterbrochen abzulesen oder aber andere Glieder zu betätigen, die beispielsweise die Zufuhr von Verdünnungsmitteln zur Flüssigkeit regeln, so dass ihre Konzentration konstant gehalten wird.
Zu diesem Zwecke können viele verschiedenartige Vorrichtungen benutzt werden. Als Beispiel einer Vorrichtung zum Messen und Anzeigen der Veränderungen in der Konzentration der Flüssigkeit wird in Fig. 2 die Anordnung eines Rohres 10 gezeigt, welches mit einer Einschnürung 11 versehen ist, und dessen umgebogener Zweig 9 durch die Öffnung 5 in die Flüssigkeit eingetaucht ist und somit das obere Paraboloid 7 durchläuft. Das Rohr 10 steht mit einem Manometer 12 in Verbindung. Wenn nun der Flüssigkeit ständig ein Luftstrom durch das Rohr 10 zugeführt wird, so wird der Widerstand gegen das Ausströmen der Luft vom Abstande zwischen der unteren Mündung des Rohres und dem Scheitel des Paraboloids 7 abhängig sein.
Bei stärker verdünnter Flüssigkeit wird dann dieser Abstand, wie oben ausgeführt wurde, geringer und somit der Widerstand gegen das Ausströmen der Luft kleiner, während bei höherer Konzentration der Flüssigkeit genannter Abstand grösser und der Widerstand gegen das Ausströmen der Luft und somit der Druck im Rohr 10 gesteigert wird. Diese Verhältnisse werden durch das Manometer 12 angezeigt und können an demselben abgelesen werden.
Diese Anordnung mit dem Luftrohre 10 ist, wie erwähnt, nur als ein Beispiel angegeben worden.
Es kann jede andere zweckdienliche Vorrichtung zur Anwendung gelangen, welche durch Niveauschwankungen oder durch die abgeänderte Form der Paraboloide beeinflusst wird. Zu diesem Zwecke kann man, wie in Fig. 5 beispielsweise gezeigt ist, auch einen im oberen Teil des Gefässes vorgesehenen Schwimmer 16 anwenden, welcher auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmt und je nach der verschiedenen Einstellung der letzteren während der Drehbewegung der Flüssigkeit gehoben oder gesenkt wird. Der Schwimmer ist durch eine Stange 17 mit dem einen Ende eines um einen festen Punkt 19 drehbaren Hebels 18 gelenkig verbunden. Die zustandegebrachten Bewegungen des Schwimmers können von dem freien Ende des Hebels 18 auf Anzeige-oder Regelungsglieder übertragen werden.
Die in der Zeichnung dargestellte Form des Gefässes 3 mit einem nach oben kegelig verjüngten Teile ist nicht unbedingt erforderlich, aber sehr vorteilhaft. Wenn nämlich das Gefäss oberhalb des
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Einlasses 6 zylindrisch wäre, so müsste dasselbe bei hohem Drucke und somit bei grosser Geschwindigkeit der einströmenden Flüssigkeit sehr hoch gemacht werden, damit die Flüssigkeit nicht oben hinausströmt. Hiedurch würde die oberhalb des Einlasses stehende Flüssigkeitssäule derart verlängert werden, dass die Reibung der nach oben verdünnten Flüssigkeitsschicht allzu gross werden würde, um die letztere in Drehung halten zu können, wobei keine Paraboloidform der Oberfläche der Flüssigkeit entstehen würde.
Wenn dagegen die in Fig. 2 gezeigte Form des Gefässes mit einer etwa gleichartigen, kegeligen Verjüngung nach oben und nach unten, verwendet wird, so kann trotz der Drehbewegung und der Schleuderkraft die Flüssigkeit nicht so hoch steigen, sondern wird nach unten gepresst. Infolgedessen können die Reibungsflächen der Flüssigkeit auch bei stark schwankendem Drucke und bei stark schwankender Strömungsgeschwindigkeit verhältnismässig klein und konstant gehalten werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum selbsttätigen Anzeigen oder Regeln der Viskosität oder der Konzentration von Flüssigkeiten oder Suspensionen, insbesondere von Faseraufschlämmungen, bei dem der Flüssigkeit oder der Suspension in einem offenen Gefäss eine Drehbewegung erteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit oder Suspension in einem sowohl oben wie unten offenen und sich an der Unterseite verengenden Gefäss in eine Drehung in horizontalen Ebenen versetzt wird und die infolge Schwankungen der Viskosität oder der Konzentration der Flüssigkeit in dem Gefäss auftretenden Änderungen der Lage der Flüssigkeitsoberfläche zur Beeinflussung von Anzeige-und bzw. oder Regelgliedern ausgenutzt werden.