FI84299C - Foerfarande och anordning foer bestaemning av halten av olika fraktioner i massasuspension. - Google Patents

Description

1 84299

Menetelmä ja laite massasuspension eri fraktioiden pitoisuuksien määrittämiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laite 5 massasuspension, joka pääasiassa sisältää vettä, kuituja ja ilmaa, mainittujen fraktioiden pitoisuuksien määrittämiseksi, joka menetelmä on erityisen hyvin sovellettavissa paperi- ja selluloosateollisuuden kuitususpensioiden sakeuden ja ilmapitoisuuden määrittämiseen.

10

Ennalta tunnetaan joukko enemmän tai vähemmän tarkkoja ja käyttökelpoisia menetelmiä ja laitteita massan sakeuden määrittämiseksi. Suurin osa tunnetuista laitteista pohjautuu nesteen viskositeetin mittaamiseen. Mittauslaitteena 15 voidaan käyttää esimerkiksi nesteessä tai nestesuspensios-sa pyörivää roottoria, jota pyöritetään joko vakiomomen-tilla tai vakionopeudella. Tällöin joko pyörintänopeus tai pyörittämiseen tarvittava momentti ovat verrannollisia viskositeettiin, jonka puolestaan oletetaan olevan suoraan 20 verrannollinen sakeuteen. Näin ei kuitenkaan tunnetusti ole, useimmilla nesteillä tai suspensioilla lämpötila vaikuttaa hyvinkin paljon viskositeettiin muuttamatta kuitenkaan sakeutta. Lämpötila on kuitenkin helppo mitata ja sen aiheuttamat muutokset kompensoida, mutta monet muutkin 25 tekijät vaikuttavat viskositeettiin. Selluloosateollisuuden kuitususpensioissa on usein mukana erilaisia viskositeettiin sakeutta muuttamatta vaikuttavia kemikaaleja, joiden vaikutusta on vaikea kompensoida. Myös kuitususpensioissa mukana kulkeva ilma muuttaa viskositeettimittauk-30 sen arvoj a.

Tunnetaan myös monia erilaisia tapoja mitata sakeutta käyttäen hyväksi nesteen tai suspension kitkaa virtaustien seinämiä tai erityistä mittauslaitetta vastaan, mutta näi-35 denkin mittaustapojen haittapuolena on se, että mitattavan P646HENR/8902 2 84299 massan sisältämät kemikaalit ja ilma vaikuttavat tulokseen eikä niiden vaikutusta kuitenkaan voi kompensoida.

Nykyisessä paperi- ja selluloosateollisuudessa tarvitaan 5 prosessien eri vaiheissa hyvinkin tarkkoja tietoja käsiteltävän massan sakeudesta ja ilmapitoisuudesta. Esimerkiksi kemikaalien annostelemiseksi tai perälaatikkosakeu-den säätämiseksi optimiinsa. Mittauksien olisi tietenkin oltava ns. on-line mittauksia, toisin sanoen mittausten 10 tulisi olla jatkuvia, jolloin jatkuvasti oltaisiin selvillä massan ominaisuuksista. Mikäli esitetyt vaatimukset täyttävä menetelmä ja laitteisto kyettäisiin kehittämään, olisi esimerkiksi automaattisen sakeuden säädön tai kemikaalien annostelun järjestäminen yksinkertaista.

15

Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella voidaan edellä esitetyt vaatimukset toteuttaa siten, että massan, esimerkiksi kuitususpension, sakeusar-vo, toisin sanoen kuitususpension kokonaismäärä ja sen 20 sisältämä kuitumäärä, on jatkuvasti luettavissa, samoin kuin myös massan sisältämä ilma. Keksinnön mukainen menetelmä liittyy läheisesti FI patentissa 69372 esitettyyn mittausmenetelmään ja -laitteeseen kiinteän, rakeisen aineen massavirtauksen ja kosteuden tai jonkin muun omi-25 naisuuden määräämiseksi. Mainitussa patentissa keskitytään lähinnä selvittämään käytettyjä laitteita ja niiden soveltamista esimerkiksi lastujen virtauksen mittaamiseen. Mainitussa patentissa käytetään radiotaajuuksilla toimivaa mittausmenetelmää, jossa tutkitaan virtaavan aineen vaiku-30 tusta resonanssitaajuuteen ja resonaattorin hyvyyslukuun. Mainituista suureista pystytään määrittämään esimerkiksi mitattavan aineen keskimääräinen tiheys ja jokin toinen suure kalibrointikäyrästöä käyttämällä. FI patentin 69372 mukainen mittausmenetelmä perustuu siis sekä resonaattorin 35 resonanssitaajuuden että resonaattorin hyvyysluvun määrittämiseen, mitä menetelmää ei kuitenkaan voida soveltaa P646HENR/8902 3 84299 selluloosateollisuuden kuitususpensioiden mittauksiin, koska kokeissa on todettu hyvyysluvun muuttuvan ilman mitään näennäistä syytä ts. muutosta kuiva-ainemäärässä. Syynä on todettu selluloosassa olevat suolat, lipeät ja 5 ilma, joiden pitoisuuksien vaihtelut vaikuttavat hyvyyslu-kuun välittömästi. Jotta mainittujen aineiden aiheuttamat muutokset voitaisiin ottaa huomioon, tulisi niiden pitoisuudet määrittää. Kuitenkin selluloosateollisuuden kui-tususpensioissa on suuri määrä erilaisia, erilaiset vaiku-10 tukset omaavia kemikaaleja, joiden vaikutukset hyvyyslu-kuun on lähes mahdotonta ottaa kokonaisuutena huomioon. Siten esitetyn patentin mukaista ratkaisua ei voida soveltaa massateollisuuden tarpeisiin.

15 Pyrittäessä kehittämään jatkuvaan sakeuden mittaukseen soveltuvaa laitetta, on yllättäen todettu, että massasus-pensiossa, joka koostuu vedestä, kuiduista ja ilmasta, on kuitujen dielektrisyysvakio olennaisesti sama kuin ilman ja toisaalta veden tai vesiliuosten dielektrisyysvakio on 20 merkittävästi suurempi (tyypillisesti noin 80-kertainen) kuin ilman ja kuitujen, jolloin sähkömagneettiset aallot havaitsevat vain suspensiossa olevan veden tai vesiliuoksen. Käyttämällä lisäksi hyväksi ilman kokoonpuristuvuutta paineen vaikutuksesta voidaan helposti määrittää jonkin 25 suspension ilmapitoisuus, kuitupitoisuus ja sakeus.

Edellä pääosiltaan esitetyllä keksinnön mukaisella menetelmällä pystytään määrittämään kuitususpensioista sekä sakeus että ilmapitoisuus ilman että tarvitsisi turvautua 30 monimutkaisiin eri kemikaalien aiheuttamien muutosten kompensointeihin, jotka lisäisivät huomattavasti virhemahdollisuuksia, jotka on tietenkin pyrittävä minimoimaan etenkin tällaisissa teollisuuden prosesseihin liittyvissä mittausmenetelmissä, joiden tulee olla mahdollisimman 35 yksinkertaisia ja luotettavia, mutta kuitenkin tarkkoja. Mainittakoon vielä eräänä etuna keksinnölle se, että P646HENR/8902 4 84299 mikäli virtaus sisältää höyryä, kuten usein mekaanisissa prosesseissa on asianlaita, ei höyry häiritse mittausta kyseessä olevalla mittausmenetelmällä. Siten keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää myös mekaanisissa 5 paperimassan valmistusprosesseissa kuten esimerkiksi TMP, RMP ja PGW. Etenkin hierteenvalmistusprosesseissa on-line sakeusmittarin puuttuminen haittaa prosessin ohjausta merkittävästi.

10 Mainitut vaatimukset täyttävälle keksinnön mukaiselle menetelmälle on muun muassa tunnusmerkillistä, että että huomioidaan suspension sisältämä ilma mittaamalla suspension vesipitoisuus kahdessa paineessa, jolloin käyttämällä hyväksi saatuja vesipitoisuuksia Ja ilman tunnettua ko-15 koonpuristuvuutta laskennallisesti määritetään suspension ilma-, vesi- ja/tai kuitupitoisuus.

Keksinnön mukaiselle laitteelle puolestaan on tunnusmerkillistä, että se koostuu massasuspensiota sisältävän 20 tilan yhteyteen järjestetystä suspension vesipitoisuuden määrittävästä mittarista sekä ainakin yhdestä putkessa virtaavan materiaalin paineen määrittävästä paineanturista.

25 Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää ja sen yhteydessä käytettäviä laitteita selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen käytettävää laiteratkaisua, 30 kuvio 2 esittää erästä keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta edullisesti soveltavaa laitteistojärjestelyä, kuvio 3 esittää erästä toista keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta edullisesti soveltavaa laitteistojärjeste-lyä, 35 kuvio 4 esittää erästä keksinnön mukaisen laitteen edul lista suoritusmuotoa, P646HENR/8902 5 84299 kuvio 5 esittää erästä keksinnön mukaisen laitteen edullista suoritusmuotoa sovellettuna laboratoriokäyttöön, kuvio 6 esittää keksinnön mukaisen mittausmenetelmän tarkkuuden testaamiseksi suoritetuissa kokeissa käytettyä 5 laitteistojärjestelyä, kuvio 7 esittää resonanssitaajuuksien muuttumista eri mittauksissa, kuvio 8 esittää kuvion 5 mukaisella laitteistolla laboratoriossa mitattujen sakeuksien arvoja, ja 10 kuvio 9 esittää resonanssitaajuuden ja sakeuden vastaavuutta.

Kuvion 1 mukaisesti koostuu keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen laite massan virtauskanavaan 1 15 liitetystä tai siihen luonnostaan kuuluvasta putkesta 2 ja sitä ympäröivästä seinämien 3, 4 ja 5 rajoittamasta kammiosta 6. Muodoltaan kammio 6 voi olla joko suorakulmainen tai sylinterimäinen. Seuraavassa keskitytään käsittelemään lähinnä sylinterimäistä resonaattorikammiota ns. ontelo-20 resonaattoria, koska sen käytöllä on tiettyjä etuja suorakulmaiseen nähden. Teollisuudessa käytettävät putkikoot vaihtelevat tavallisesti välillä 0.1 - 0.5 ra, jolloin, koska resonaattorin halkaisijan on oltava noin 5 kertaa suurempi kuin putken halkaisija, päädytään resonaattorin 25 halkaisijassa välille 0.5 - 2.5 m. Olennaista resonaattoria käytettäessä on, että massan virtausputki 2 on ainakin kammion 6 kohdalta materiaaliltaan sähkömagneettisesti eristävää ainetta, esimerkiksi muovia tai lasikuitua. Toinen oleellinen seikka mittaustulosten tarkkuuden kan-30 naita on, että virtausputken ympärille sijoitettavassa resonaattorissa on riittävän pitkälle ulottuvat seinämä-osat 3, joiden tarkoitus on toisaalta estää ympäröivän tilan sähkömagneettisen aaltoliikkeen pääsy resonaattori-kammioon ja toisaalta estää kammion sisäisen sähkökentän 35 purkautuminen kammiosta ulos. Virtausteknisesti ajatellen on myös oleellista, että putki 2 on ainakin mitoiltaan P646HENR/8902 6 84299 virtauskanavaa 1 vastaava, ellei se suoranaisesti ole osa siitä, jolloin se ei kummassakaan tapauksessa aiheuta muutoksia itse virtaukseen. Seinämät 3, 4 ja 5 muodostuvat sähkömagneettisesti johtavasta materiaalista, esimerkiksi 5 kuparista tai muusta vastaavasta aineesta, jolloin kammio 6 on olennaisilta osiltaan eristetty muusta ympäröivästä tilasta siten, että siellä mahdollisesti vaikuttava sähkömagneettinen säteily ei pääse häiritsemään suoritettavaa mittausta. Seinämien 4 tai 5 yhteyteen on järjestetty 10 kytkinlenkit 7 tai vastaavat elimet suurtaajuisen sähkömagneettisen aaltoliikkeen syöttämiseksi resonanssikam-mioon 6.

Kuvatun laitteen käyttöönotossa ensimmäisenä tehtävänä on 15 resonaattorin kalibrointi, joka voidaan tehdä esimerkiksi siten, että laite sijoitetaan tyhjän virtausputken ympärille ja säädetään kytkinlenkeiltä syötettävän sähkömagneettisen aaltoliikkeen taajuutta, kunnes löydetään resonanssi taajuus, joka tällöin vastaa vesipitoisuutta 0 %. 20 Tämän jälkeen virtausputki täytetään vedellä ja määritetään uudelleen resonanssitaajuus, joka vastaa vesipitoisuutta 100 %. Näiden saadun kahden pisteen kautta voidaan piirtää suora ja kyseiseltä suoralta voidaan lukea muita resonanssitaajuuksia vastaavat vesipitoisuudet. Periaat-25 teessä kyseessä on aivan kuvion 9 suoraa vastaava suora. Tämän jälkeen massan, joka sisältää pääasiassa vettä, ilmaa ja kuituja, virratessa putkessa 1 määritetään resonanssitaajuus, jonka suuruus on edellä kerrotulla tavalla verrannollinen virtauksessa olevan veden määrään. Tämä 30 perustuu siihen, että putkessa virtaavan massasuspension dielektrisyysvakio eroaa ilman dielektrisyysvakiosta. Kuitujen dielektrisyysvakio kuitenkin on käytännöllisesti katsoen sama kuin ilman, joten sitä ei tarvitse huomioida. Vesi vaikuttaa sähkömagneettisen aaltoliikkeen aallonpi-35 tuuteen ratkaisevasti ja siten myös resonanssitaajuuteen, P646HENR/8902 7 84299 jolloin saadaan tietää vesimäärä putkessa. Tolsin sanoen resonanssltaajuus on verrannollinen suhteeseen N* ητ/(η¥+η* ), jossa nv * vesimäärä ja « kuitujen määrä suspensiossa, 5 silloin kun ilmaa ei ole massassa, tai kun sen määrällä ei ole merkitystä. Kuitususpension sakeuteen päästään helposti, sakeus (%) = 100 (1-N).

Kun halutaan määrittää ilmaa sisältävän massasuspension 10 sakeus, ilmapitoisuus tai jokin vastaava suure, onkin resonanssi taajuus verrannollinen suhteeseen N- ητ / (nv +Π,, +nl ), jossa edellisten lisäksi n£ * ilman määrä suspensiossa. Nyt kuitenkin suhteen N lausekkeessa on kolme tuntematonta nv, 15 n„ ja nA, joista yhdellä mittauskerralla saadaan selville vain vesimäärä n¥ , joten lausekkeesta ei suoraan voida määrittää sakeutta tai ilmapitoisuutta. Avuksi tulee mitattavan suspension paineistaminen, toisin sanoen joko suspension paineen nostaminen niin suureksi, että ilma on 20 puristunut niin pieneen tilaan, että sillä ei käytännössä ole merkitystä, jolloin mittaus ja tuloksen käsittely täysin vastaa edellä kuvattua, tai mittausten tekeminen kahdessa eri paineessa, jolloin voidaan painearvoja käyttää apuna haluttuja suspension ominaisarvoja määritet-25 täessä.

Mittaamalla samanaikaisesti vastaavan tyyppisellä reso-naattorikammiolla kahdesta eri suuressa paineessa olevasta massavirtauksesta sen sisältämä vesimäärä pystytään mää-30 rittämään nesteessä olevan veden ja kuitujen määrä sekä myös massan sisältämä ilmamäärä, koska käytettävissä olevilla paine-eroilla tunnetusti vain ilma on kokoonpuristuvaa. Siten mittaukset mainituilla kahdella eri paineisesta massasta mittauksia suorittavalla resonaattori-35 kammiolla antavat eri suuret suhteet N vesimäärälle n¥ , toisin sanoen korkeammassa paineessa suoritettu mittaus P646HENR/8902 β 84299 antaa suuremman vesimäärän johtuen siitä, että massan sisältämä ilma on puristunut kokoon, Jolloin veden suhteellinen osuus massasta on suurempi. Toisin sanoen Nj =nv /(nT +¾ +ηχ x ) ja 5 N2 =nv/(nv+n*+n12 ), jolloin N: >N2, koska ilma on puristunut kokoon suuremmassa paineessa. Käyttäen hyväksi fysiikasta kaasuille tunnettua kaavaa pV=nRT, ja edelleen p^j-PjVj (kuvio 2), eli kun tunnetaan paineen nousun vaikutus ilman tilavuuteen, 10 voidaan massan sisältämän ilman ja veden määrä selvittää laskennallisesti sekä samoin myös massan sakeus.

Edellä mainittu paine-ero eri mittauspisteiden välillä voidaan saada aikaan joko järjestämällä mittauspisteet eri 15 korkeuksille kuten kuviossa 2 pisteet 10 ja 11. Kuvion mukaisesti massaa pumpataan pumpulla 12 putkeen 13, jossa heti pumpun jälkeen on resonaattorikammio 10. Toinen resonaattorikammio 11 on korkeammalla, esimerkiksi massa-tornin 14 syöttöyhteen 15 vierellä. Tällöin massavirta on 20 sama kummassakin mittauspisteessä, mutta paine p2 anturilla 16 mitattuna pisteen 10 vieressä on huomattavasti suurempi kuin paine p2 mitattuna anturilla 17 pisteen 11 viereltä.

25 Toisena mahdollisuutena on järjestää mittauspisteet kuvion 3 mukaisesti, jossa kuvataan esimerkiksi massan pumppausta massatornista 20. Massaa pumpataan pumpulla 21 putkeen 22, josta haarautuu putki 23, joka palaa venttiilien 24 ja 25 kautta takaisin massatorniin 20. Venttiilin 24 jälkeen on 30 kuviossa järjestetty ensimmäinen resonaattorimittauspiste 26, jota seuraa massavirtauksen painetta mittaava paineanturi 27. Toisen venttiilin 25 jälkeen on järjestetty toinen resonaattorimittauspiste 28 ja toinen paineanturi 29. Venttiileillä 24 ja 25 voidaan säätää massavirtaukseen 35 halutut painetasot, joista resonaattorimittaukset suoritetaan. Mainituilla mittalaitteilla mitatuista tuloksista P646HENR/8902 9 84299 voidaan edellä esitetyllä tavalla määrittää massan sisältämä vesimäärä, ilmamäärä ja massan sakeus. Joissakin tapauksissa voidaan tulla toimeen myös ilman venttiiliä 24. Tällöin venttiiliä 25 kuristamalla saadaan venttiilin 5 yli vaikuttamaan paine-ero, jolloin resonaattorimittaus-pisteet ovat eri paineissa ja mittaukset sekä niiden avulla suoritettavat määritykset voidaan siten suorittaa.

Kuviossa 4 esitetään keksinnön mukaisen laitteen eräs 10 edullinen ja käyttökelpoinen sovellutus, jossa resonaat-torikammio muodostuu kahdesta osasta, edullisesti puolikkaista 31 ja 32, jotka voidaan helposti kiinnittää toisiinsa pikaliittimillä virtausputken ympärille. Tällöin mittalaite on helppo asentaa paikalleen tai siirtää pai-15 kasta toiseen prosessin toimiessa, kunhan vain käytetty virtausputken koko on sopiva ja putken materiaali sähkö-magneettisesti eristävää, ts. ei-johtavaa. Ainoana edellytyksenä tietenkin on, että prosessin putkina on sähkömag-neettisesti eristävää materiaalia olevia putkia, jolloin 20 tehtaan putkistoihin ei erikseen tarvitse tehdä mittausta varten muutoksia. Mikäli näin ei ole, on putkiston sopiville kohdille tehtävä tarvittavat muutostyöt.

Kuviossa 5 esitetään vielä eräs keksinnön mukaisen mene-25 telmän ja laitteen edullinen sovellutus laboratoriomit-talaitteeksi. Tällöin laboratoriossa käytettävän mitta-astian 40 ympärille on järjestetty resonaattorikammio 41, joka tietenkin voi olla joko kiinteä tai irroitettava. Laitetta voidaan käyttää esimerkiksi siten, että mitta-30 astiaan laitetaan massaa ja mitataan resonaattorilukema, jolloin tiedetään astiassa olevan veden määrä. Toisessa vaiheessa massan sisältämä ilma syrjäytetään ja/tai laite paineistetaan, jolloin ilmakuplat poistuvat ja/tai puristuvat kokoon. Mitataan resonaattorilla uudelleen vesimäärä 35 ja vertaamalla kammion kokonaistilavuuteen saadaan vähennyslaskulla massamäärä, jos ilma on poistunut massasta tai P646HENR/8902 10 84299 mikäli ilma on puristunut kokoon, voidaan määrittää massassa olevan ilman määrä ja edellä esitetyllä tavalla myös muut halutut suureet kuten sakeus. Joissakin tapauksissa massanäytettä voidaan puristaa kokoon niin suurella pai-5 neella, että ilman vaatima tilavuus pienenee alle vaadittavan mittatarkkuuden. Yhtenä mahdollisuutena voidaan käyttää myös jo prosessimittalaitteen kalibrointiin käytettyä tapaa, jossa resonaattorin lukemat määritetään sekä vedellä täytetystä mitta-astiasta että tyhjästä, ts. ilman 10 täyttämästä mitta-astiasta, jolloin massalla täytetyn astian resonaattorilukemasta voidaan suoraan päätellä massan sakeus.

Eräänä mahdollisuutena massasuspension vesipitoisuuden 15 määrittämiseksi laboratorio-olosuhteissa voidaan käyttää seuraavaa menettelyä. Määritetään massanäytteestä jonkin helposti tunnistettavan ja samoin helposti mitattavissa olevan kemikaalin, esimerkiksi ruokasuolan pitoisuus, jonka jälkeen kyseiseen suspensioon lisätään tietty määrä 20 joko itse kyseistä kemikaalia tai puhdasta vettä, jolloin määrittämällä uudelleen saman kemikaalin pitoisuus toisin sanoen päätymällä tiettyyn pitoisuuseroon tietyllä aine-lisäyksellä, voidaan suspension vesipitoisuus helposti laskea. Paineistamalla tämän jälkeen massanäyte, määrite-25 tään suspension ilmapitoisuus edellä kuvatulla tavalla, jolloin päästään edelleen laskennallisesti myös kuitupitoisuuteen.

Tarvittaessa voidaan mittauslaitteistoon järjestää kaksi 30 resonaattorimittapäätä peräkkäin, jolloin korrelaatiotek- niikkaa hyväksi käyttäen päästään määrittämään virtausnopeus kanavassa ja sitä kautta myös massavirtauksen määrä haluttuna aikavälinä. Virtaus voidaan tietenkin määrittää myös monella muulla tunnetulla tavalla kuten esimerkiksi 35 tutkaperiaatteella tai magneettisilla menetelmillä.

P646HENR/8902 11 84299

Pyrittäessä mahdollisimman suureen tarkkuuteen on otettava huomioon se, että resonaattorin resonanssitaajuuteen vaikuttavat sekä veden, kuitujen että myös kuiva-aineen di-elektrisyysvakiot. Tällöin päädytään kolmen tuntemattoman 5 yhtälöryhmään, jonka ratkaisu voidaan suorittaa vaikkapa kokeellisista määrityksistä saatujen arvojen perusteella. Lisäksi huomioonotettavia korjauksia ovat lämpötilasta johtuvat, jotka voivat joissakin tapauksissa olla suuriakin.

10

Kuvion 6 mukaisella järjestelyllä suoritettiin mittausmenetelmän tarkkuuden toteamiseksi alustavia kokeita, jotka jo osoittivat keksinnön mukaisen menetelmän toimivuuden ja tarkkuuden huolimatta koejärjestelyn yksinker-15 taisuudesta. Kuviossa 6 on viitenumerolla 50 esitetty massan keräilysäiliö, josta massa pumpataan pumpulla 51 virtausmittarin 52 Ja lämpötila-anturin 53 kautta resonanssiini ttalaitteeseen 54. Mittalaitteiden jälkeen massa palautettiin takaisin keräilysäiliöön 50. Mittauksia 20 aloitettaessa massan sakeus oli 12.3 %, josta massaa laimennettiin, ts.sakeutta laskettiin, lisäämällä vettä massan joukkoon keräilysäiliössä 50 niin, että loppusakeus oli 6.9 %. Ilman vaikutusta kokeiltiin syöttämällä paineilmaa massan sekaan, ensimmäisillä koekerroilla yhteestä 25 55 keräilysäiliöön 50 ja lopuksi yhteestä 56 virtauskana- vaan ennen resonanssimittausta. Lisäkokeina testattiin massan virtausnopeuden muutosten vaikutusta mittaustuloksiin ja myös pumpun ilmanpoistopumpun sammuttamisen vaikutuksia. Yhteensä mittauksia tehtiin 24 kappaletta. Re-30 sonanssipiikin paikannukseen käytettiin mikrotietokonetta. Lisätietoina tarvittiin lämpötilatiedot sekä massasta että resonaattorikammiosta, koska massan lämpötila vaihteli kokeiden aikana merkittävästi johtuen massan kierrättämisestä pumpussa ja mittalaitteissa sekä veden lisäämisestä 35 massaan.

P646HENR/8902 12 84299

Kuvio 7 näyttää resonanssitaajuuksien muuttumista eri mit-tauskerroilla lämpötilakorjaus huomioituna. Pystyakselilla taajuus (MHz) ja vaaka-akselilla mittauskerran järjestysnumero (1 - 24). Huomataan taajuuden portaittainen laske-5 minen aivan kuviota 8 vastaavasti, jossa on verrattu laboratoriossa (suorakaiteet, tarkkuus 0.3 %) ja resonaattorilla (x-merkki) mitattuja sakeusarvoja eri mittausker-roilla (pystyakseli sakeus-%, vaaka-akseli mittauskerran järjestysnumero). Kuvion 8 resonaattorimittausten (x-10 merkki) epätarkkuus matalan sakeuden päässä johtuu siitä, että määrityksissä jouduttiin käyttämään useampia kalib-rointikäyrästöjä ja että lämpötilan nousu massassa aiheuttaa monimutkaisia korjauksia. Kuitenkin, koska mittausten perimmäisenä tarkoituksena oli selvittää, voidaanko mit-15 taukset suorittaa liikkuvasta massasta ja havaitaanko massan mukana liikkuva ilma, voidaan todeta näiden alustavien selvitysten antavan myönteisen vastauksen kumpaankin peruskysymykseen.

20 Tuloksia tarkasteltaessa voidaan havaita, että näiden alustavienkin massamittausten tarkkuus on jo nyt noin 1 %, vaikka resonanssimittausten tarkkuus ei ollut paras mahdollinen johtuen epätarkasta mittauslaitteesta ja vaikka jäännösilman määrää massassa ei otettu huomioon, toisin 25 sanoen ei käytetty jo edellä esitettyä mittauksen paineistamista tavalla tai toisella. Huomattiin myös, että massan virtausnopeus ei vaikuta ollenkaan resonanssitaajuuteen. Siten voidaan todeta, että käyttämällä tarkempia mittauslaitteita, on mahdollista päästä laboratoriotarkkuuteen 30 jatkuvassa ja hetkellisessä mittauksessa.

Kuviossa 9 (vaaka-akselilla sakeus %; pystyakselilla reso-nanssitaajuus MHz) esitetään resonanssitaajuuden ja sakeuden vastaavuutta mitattuna laboratorio-olosuhteissa, jol-35 loin havaitaan, että resonanssitaajuus on suoraan verrannollinen massan sakeuteen, ja että resonanssiinittauksella P646HENR/8902 l3 84299 on todella mahdollisuus päästä määrittämään sakeus tarkasti.

Siten edellä esitetystä voidaan havaita, että on pystytty 5 kehittämään uusi ja ennalta tuntematon menetelmä esimerkiksi paperi- ja selluloosateollisuuden kuitususpensioiden sakeuden ja ilmamäärän määrittämiseksi, joka menetelmä mahdollistaa on-line- mittaukseen perustuen prosessien tarkan ohjauksen, mikä on alan teollisuudessa koettu 10 suurena puutteena Ja mikä siten on alan tuotekehittäjille muodostanut suuren haasteen. On kuitenkin syytä huomata, että edellä on esitetty vain eräitä keksinnön edullisia suoritusmuotoja, joilla ei millään muotoa ole pyritty rajaamaan keksintöä siitä, mikä on esitetty oheisissa 15 patenttivaatimuksissa, jotka yksin määräävät keksinnön suojapiirin ja sen käyttöalan. Juuri mainitusta syystä keksinnön selityksessä ei ole tarkemmin keskitytty selostamaan erityyppisiä käytettävissä olevia laitteita, joita on kuvattu mm. tekniikan tasona mainitussa FI patentissa.

20 P646HENR/8902

Claims (8)

1. Menetelmä massasuspension eri fraktioiden; kuitu-, neste- ja kaasufraktioiden pitoisuuksien määrittämiseksi,, 5 tunnettu siitä, että huomioidaan suspension sisältämä ilma mittaamalla suspension vesipitoisuus kahdessa paineessa, jolloin käyttämällä hyväksi saatuja vesipitoisuuksia ja ilman tunnettua kokoonpuristuvuutta laskennallisesti määritetään suspension ilma-, vesi- ja/tai kuitupitoi- 10 suus.

2. Patenttivaatimusten 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määritetään suspension ilmapitoisuus mittaamalla suspension vesipitoisuus ainakin kahdessa eri pai- 15 neen alla olevasta toisistaan erillään olevasta mittapis-teestä, jolloin käyttämällä hyväksi saatuja vesipitoisuuksia Ja ilman tunnettua kokoonpuristuvuutta laskennallisesti määritetään suspension ilma-, vesi- ja/tai kuitu-pitoisuus . 20

3. Patenttivaatimusten 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määritetään suspension ilmapitoisuus mittaamalla suspension vesipitoisuus samasta mittapisteestä ainakin kahdesti, joilla mittauskerroilla suspension 25 painetta muutetaan edeltäviin kertoihin nähden, jolloin käyttämällä hyväksi saatuja vesipitoisuuksia ja ilman tunnettua kokoonpuristuvuutta laskennallisesti määritetään suspension ilma-, vesi- ja/tai kuitupitoisuus.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitta-astia täytetään määrityksen kohteena olevalla ilmapitoisella suspensiolla, määritetään suspension vesipitoisuus, paineistetaan mitta-astia ja siinä oleva suspensio sekä määritetään suspension vesipitoisuus 35 uudelleen, jolloin alkuperäisen suspension ilmapitoisuus saadaan laskennallisesti vertaamalla jälkimmäisellä mit- P646HENR/8902 is 84299 tauskerralla määritettyä vesipitoisuutta edeltävällä kerralla määritettyyn vesipitoisuuteen.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että mittauksissa käytetään kahta vesipitoisuusmit- taria ja kahta paineanturia.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittauksissa käytetään yhtä vesipitoisuusmit- 10 taria ja ainakin yhtä paineanturia.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesipitoisuus määritetään massasuspensiosta laskennallisesti sen jälkeen, kun massasuspensiosta on 15 ensin määritetty jonkin helposti mitattavissa olevan kemikaalin pitoisuus ja aiheuttamalla suspensioon kyseisen kemikaalin pitoisuuden muutos joko lisäämällä kyseistä kemikaalia tai puhdasta vettä, jolloin kemikaalin pitoisuuden muutoksen ja mainitun aineen lisäyksen avulla 20 saadaan vesipitoisuus määritettyä.

8. Laitteisto massasuspension eri fraktioiden; kuitu-, neste- ja kaasufraktioiden pitoisuuksien määrittämiseksi, tunnettu siitä, että se koostuu massasuspensiota sisältä- 25 vän tilan (1,2,40) yhteyteen järjestetystä suspension vesipitoisuuden määrittävästä mittarista sekä ainakin yhdestä putkessa (2,40) virtaavan materiaalin paineen määrittävästä paineanturista (16,17; 27,29). P646HENR/8902 ie 84299