CN101750237A

CN101750237A - 一种中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置

Info

Publication number: CN101750237A
Application number: CN201010019318A
Authority: CN
Inventors: 康国兵; 陈克复; 李军; 徐峻
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2030-01-13
Also published as: CN101750237B

Abstract

本发明公开了一种中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，包括取样筒和成形筒，取样筒和成形筒的空腔相连通，取样筒和成形筒内分别设有取样活塞和成形活塞；成形筒的空腔由上大下小的锥形空腔和圆柱形空腔组成；位于锥形空腔上端的取样筒上设有开孔；成形筒的圆柱形空腔内设有成形网和孔板，成形网位于孔板上端，孔板下端的成形筒底板上分别设有进/出水孔和压缩空气入口，进/出水孔和压缩空气入口分别与三通阀和第二阀门连接；成形网上端的成形筒内侧上设有两个孔，用于安装测量纸片白度的传感器。本发明解决了中浓浆料流动性差，难以取样的问题，利用该装置可以自动、快速在线取样。且纸浆纤维在悬浮液中分散均匀，形成匀度良好的纸样。

Description

一种中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置

技术领域

本发明涉及一种浆料取样装置，特别是涉及一种从中浓漂白塔内提取中浓纸浆，用于在线检测塔内中浓纸浆白度的浆料取样装置。

背景技术

白度是新闻纸、文化纸的主要外观指标，随着市场竞争的加剧，各厂家对纸浆白度的要求越来越严格。就控制而言，传统的实验室侧量太慢，对纸浆生产过程进行在线白度测量和控制一方面可以降低成浆白度的波动，稳定产品质量，另一方面可以降低生产成本。生产过程中，纸浆白度的快速、准确测定，对保证成纸白度的稳定，降低化工原料消耗与能源消耗，有着至关重要的作用。现行测定纸浆白度一直沿用比色法或手抄片烘干法，比色法快但不准，手抄片烘干法准但无法及时指导控制生产，事前控制漂白过程中的湿浆白度，是造纸行业的共同心愿。

纸浆的颜色是由纸浆对可见光(400～700nm)的反射决定的，对漂白过程中纸浆颜色变化和纸浆光学性质吸收、反射、散射变化之间的关系进行的研究发现，纸浆的颜色变化对波长的蓝色光的吸收特别敏感。纸浆白度越低，对蓝色光的吸收量越多，反射量则越少，而且反射系数与纸浆的白度成线性关系。因此标准和标准均以波长的光反射率作为纸浆白度的测量标准。

目前国际上主要有两种不同的测量方式，分别为国际标准化组织(ISO)规定的ISO-亮度和美国造纸与纸浆工业技术协会(TAPPI)的TAPPI-亮度。两者的主要区别在于测量光线的角度、式样的大小和仪器的准确度。ISO-亮度采用积分球的原理。用白色圆球表面漫射光照射样品，观察它与样品成90°角反射出来的光。所测得的亮度不随样品的转动而改变，故又称无方向性亮度。TAPPI-亮度又称为方向性亮度，它对光的几何条件作了规定：蓝光以45°角投射试样，观察它与样品成90°角反射出来的光。这两种白度测量方式都需要对纸浆进行预处理，对取来的浆样进行稀释、抄片、压榨并干燥。传统上，是通过分析各漂白段漂后浆的白度来监视漂白过程，浆的白度是在化验室标准条件下，用抄得浆片的固有反射系数来表示。这个过程对控制而言太慢了。

随着自动化技术和信息技术的发展，出现了白度在线检测仪，使用在线白度传感器可以获得漂白过程中纸浆白度的连续变化信号，这就可以对漂白化学药品的加入进行连续控制，在保证质量的前提下减少化学品的消耗。一方面可以降低漂白过程的成本，另一方面可以减少漂白过程污染物的排放。华南理工大学制桨造纸工程国家重点实验室张占波等人所研究的在线白度传感器以光纤传感技术为核心，用发光二级管作为光源。用475nm的蓝色光经照射光纤照到浆流中，测量光纤会接收到部分反射光。另外需要从照射光纤中引出一束光作为对比。测量光纤和参比光纤中的光经过光电转换、放大，然后经刀转换变为数字量。以测量除以参比作为传感器参量，对实验室测得的标准白度值进行数学回归，根据得到的数学模型和传感器测得的光强进行计算得到纸浆白度。这种方法提高了浆料白度检测的速度，能够实现白度在线检测，其不足之处就是直接对浆流的白度进行检测，而管道中浆料本身的情况有多种多样，首先就是所测量的浆样并不是平整表面，那么测量点不同，浆料所反射出来的457nm的蓝光量就会不同，产生漫反射后，对反射后蓝光的收集会存在很大差异；另外根据实验研究表明，浆料的浓度不同时，对457nm的蓝光的反射率是不同的，直接采用传感器来测量管道中的浆料白度时，如果浓度出现变化，则所测得的白度值会出现较大的变化。从以上分析得知，要做到准确测量浆料白度，必须要对浆料进行预处理，即一是要确保所测浆样具有一定的平滑度，有利于光的反射；另外要确保所测浆样要具有相同的浓度，以消除因浆料浓度不同而带来的测量误差。

目前中浓漂白技术已在我国逐步推广，纸浆中浓漂白技术的经济效益主要表现在大幅度节电节水，降低热能消耗，特别是减少化学品的消耗，从而降低了总操作成本。另外由于减少了废液排出量，降低了废液污染程度，改善了周围环境，从而减少了废水处理负荷，也减少了经济开支。

纸浆中浓漂白一般指纸浆浓度在10％以上。纸浆的物理性质是随着浓度变化而变化的，当浓度低于0.6％时，纤维有足够的活动空间，因此絮聚形成的纤维网络并不稳定，其流动性与水基本相同；随着浓度的提高，纤维的接触和碰撞机会增多，纸浆中液体与纤维之间的相互作用加强，絮聚的纤维网络强度增高。当纸浆浓度大于7％以后，纸浆悬浮液就会丧失流动性，所以对中浓浆料的取样就不能直接通过阀门流出，必须要利用外力浆浆料从漂白塔内取出。

要想准确的对中浓漂塔内的中浓浆白度进行在线测量，就必须解决两个问题，一是取样；二是成形。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种中浓浆料的取样、成形装置，用于测量在线测量中浓浆料的白度。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，包括取样筒和成形筒，取样筒和成形筒的空腔相连通，取样筒和成形筒内分别设有取样活塞和成形活塞；取样活塞和成形活塞分别与第一气缸和第二气缸连接；成形筒的空腔由上大下小的锥形空腔和圆柱形空腔组成；锥形空腔和取样筒空腔相连通；位于锥形空腔上端的取样筒上设有开孔，开孔与第三阀门连接；成形筒的圆柱形空腔内设有成形网和孔板，成形网位于孔板上端，成形网上端的成形筒由下到上分别设有排水孔和溢流孔，排水孔与第一阀门连接；孔板下端的成形筒底板上分别设有进/出水孔和压缩空气入口，进/出水孔和压缩空气入口分别与三通阀和第二阀门连接；第三阀门和三通阀都与清水管连接，第二阀门连接压缩空气泵；成形网上端的成形筒内侧上设有两个孔，用于安装测量纸片白度的传感器。

为进一步实现本发明目的，所述取样筒和成形筒垂直相交。

所述第一阀门、第二阀门和第三阀门选用球阀。

所述三通阀选用三通螺纹球阀。

所述成形网选用80目不锈钢滤网，丝径为0.165mm。

在成形网上方的成形筒壁上设有两个小孔，两个小孔成90度夹角，用于安装检测白度用的光源和接收器。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

1、解决了中浓浆料流动性差，难以取样的问题，利用该装置可以自动、快速在线取样。

2、取样和成形装置都在中浓漂塔的外部，不会对塔内的中浓浆料形成阻滞，塔内浆料流动顺畅。

3、成形过程中利用压缩空气对稀释后的浆料进行鼓气搅拌，实现纸浆纤维在悬浮液中分散均匀，有利于形成匀度良好的纸样。

4、通过成形活塞对纸样进行压榨，使之快速脱水，纸样干度可通过压力进行控制。消除了由于干度不一所带来的白度测量误差。

5、纸样经过压榨后，纸面比较平整，只要活塞施加的压力相同，则纸样表面可以达到大致相同的平滑度，消除了因纸面平滑度的差异所引起的漫反射不同而带来的测量误差。

6、整个装置结构简单、紧凑，即可用于人工操作，也可通过电动阀和自动控制系统进行自动取样和成形。

附图说明

图1中浓浆料白度检测取样装置结构示意图。

具体实施方式

为进一步理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施方式。

如图1所示，一种中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，用于测量在线测量中浓浆料的白度。该装置包括取样筒1和成形筒4，取样筒1和成形筒4的空腔相连通，取样筒1和成形筒4内分别设有取样活塞2和成形活塞3；取样活塞2和成形活塞3分别与第一气缸15和第二气缸10连接；成形筒4的空腔由上大下小的锥形空腔和圆柱形空腔组成；锥形空腔和取样筒1空腔相连通；位于锥形空腔上端的取样筒1上设有开孔，开孔与第三阀门16连接；成形筒4的圆柱形空腔内设有成形网5和孔板6，成形网5位于孔板6上端，成形网5上端的成形筒4上由下到上分别设有排水孔12和溢流孔14，排水孔12与第一阀门13连接；孔板6下端的成形筒4底板上分别设有进/出水孔7和压缩空气入口11，进/出水孔7和压缩空气入口11分别与三通阀9和第二阀门8连接；第三阀门16和三通阀9都与清水管连接，第二阀门8连接压缩空气泵；成形网5上端的成形筒4内侧上设有两个小孔，用于安装传感器，测量纸片的白度。

取样筒1的取样活塞2可伸入到漂白塔内，将漂白塔内的中浓纸浆取出，取样活塞2往回运动时，浆料被带入取样筒1内，取样活塞2可以移动至成形活塞3上方，被取出的浆料通过取样活塞2的移动被送入竖直放置的成形筒4内；具体是由于成形筒4的上部内径较大，下部内径较小，成形活塞3移到上部时，与成形筒4的内壁有一定间隙，浆料可以从间隙流入成形筒4内。在成形筒内4浆料被稀释，稀释水通过第三阀门16进入取样筒1内，稀释水可将粘附在取样活塞2、成形活塞3、取样筒1上的浆料冲入成形筒4内。浆料在成形筒4内被稀释后，由压缩空气入口11通入压缩空气对稀释后的浆料进行鼓气搅拌，使纤维在水中均匀分散。经过滤水，纤维在成形网5上形成均匀的纸幅，水通过孔板6后再由进/出水孔7排出。纸幅形成后，利用成形活塞4对纸幅进行压榨，使纸幅达到一定干度，并使纸幅的上表面达到一定的平滑度，纸幅的干度和平滑度取决于活塞对纸幅的压力，将活塞的压力设为某一定值，则纸幅就能达到一定干度和表面平滑度，这样就能消除因纸页干度和平滑度的变化所引起的浆料白度测量误差。成形筒的内侧上安装的传感器测量纸片的白度。测量完成后，由由进/出水孔7和第三阀门16同时向成形筒4内注水，对筒内的纤维进行清洗，清洗水和纤维由排水孔12和溢流孔14排出。完成清洗后，可开始下一次测量。

第一阀门13、第二阀门8和第三阀门16可选用球阀，如型号为Q11F-16P的球阀，三通阀9可选用三通螺纹球阀，直径根据管径而定，根据使用要求都可以采用手动形式。成形网可选用80目不锈钢滤网，丝径为0.165mm。第一气缸15和第二气缸10可采用SCA2-LB-63B-150型气缸。

取样时，第一阀门13、第二阀门8、三通阀9和第三阀门16为关闭状态，取样取样活塞2在第一气缸15的推动下向左运行，伸入到漂白塔内；然后第一气缸15带动取样活塞2往右运动，将一部分中浓浆料带入取样筒1内。取样活塞2继续向右运动，把中浓浆料由成形活塞3与成形筒4之间的间隙落入成形筒4内；开启第三阀门16冲洗附着在活塞和取样筒内的浆料。打开三通阀9，清水从进/出水孔7进入成形筒4内，通过孔板6后，进一步稀释成形筒4内的中浓浆料。浆料稀释完成后关闭三通阀9和第三阀门16；打开第二阀门8，压缩空气通过压缩空气入口11和孔板6进入成形筒内，对稀释的浆料进行鼓气搅拌，纤维在悬浮液中分布均匀后关闭第二阀门8。旋转三通阀9，使之处于排水位置，成形筒内的水通过进/出水孔7和三通阀9排出，纤维在成形网5上形成均匀纸幅。成形活塞4在第二气缸10的带动下，向下运动，对纸幅进行压榨，通过压力设定，使纸幅达到一定干度和一定的表面平滑度，然后成形活塞向上移动，利用成形筒4内的白度传感器对纸幅进行白度测量。打开第三阀门16，旋转三通阀9至进水位置，向成形筒内注水，清洗筒内的纤维，打开第一阀门13进行排水，将成形筒4清洗干净后关闭第三阀门16、三通阀9和第一阀门13，等待进行下次测量。在成形网5上方的成形筒4壁上还可设有两个小孔17，两个小孔17成90度夹角，用于安装检测白度用的光源与接收器。

Claims

1.一种中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，其特征在于包括取样筒和成形筒，取样筒和成形筒的空腔相连通，取样筒和成形筒内分别设有取样活塞和成形活塞；取样活塞和成形活塞分别与第一气缸和第二气缸连接；成形筒的空腔由上大下小的锥形空腔和圆柱形空腔组成；锥形空腔和取样筒空腔相连通；位于锥形空腔上端的取样筒上设有开孔，开孔与第三阀门连接；成形筒的圆柱形空腔内设有成形网和孔板，成形网位于孔板上端，成形网上端的成形筒由下到上分别设有排水孔和溢流孔，排水孔与第一阀门连接；孔板下端的成形筒底板上分别设有进/出水孔和压缩空气入口，进/出水孔和压缩空气入口分别与三通阀和第二阀门连接；第三阀门和三通阀都与清水管连接，第二阀门连接压缩空气泵；成形网上端的成形筒内侧上设有两个孔，用于安装测量纸片白度的传感器。

2.根据权利要求1所述的中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，其特征在于：所述取样筒和成形筒垂直相交。

3.根据权利要求1所述的中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，其特征在于：所述第一阀门、第二阀门和第三阀门选用球阀。

4.根据权利要求1所述的中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，其特征在于：所述三通阀选用三通螺纹球阀。

5.根据权利要求1所述的中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，其特征在于：所述成形网选用80目不锈钢滤网，丝径为0.165mm。

6.根据权利要求1所述的中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，其特征在于：在成形网上方的成形筒壁上设有两个小孔，两个小孔成90度夹角，用于安装检测白度用的光源和接收器。