JP3891941B2 - 濃度測定の装置およびその方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、好適にパルプ懸濁液の濃度を測定するための装置およびその方法に関する。
【０００２】
生産工場内で、各種工程についての良好な管理は、良好な生産性および良好かつ新しい品質を得るための一つの方策であり、また周囲への影響を減らすための一つの方策である。したがって、測定オンラインは、絶対に必要である。測定は、工程、原材料および最終生産物の間の関係を示し、そして、工程の働きの理解を深め、さらに効率的な管理方針を開始するための基準をもたらす。測定オンラインは、測定方法および要求される測定シーケンスによる方法とは異なる方法で実行可能とされる。ある方法は、測定センサー、例えば、温度センサーが、測定媒体（measuring medium）内に、直接、設置されるインラインの測定である。しかしながら、特定の測定パラメータは、測定媒体から得られるサンプルから、しばしば決定されなければならない。この一つの理由は、測定段階前のサンプルは、低濃度に希釈されなければならないか、または例えば、pH調整、脱空気、初期反応のための化学物質添加等、他の方法で前処理をされなければならないからである。そして、その後、測定等をすることになる。
【０００３】
パルプおよび製紙工場内では、パルプ懸濁液の濃度測定は、最も重要（of central importance）である。これら懸濁液は、植物繊維のみならず、粘土、炭酸カルシウム等の異種充填剤および、例えば、繊維漂白または異種懸濁物質間でのフロック形成のための多様な化学物質を、しばしば含有する。測定位置（the measuring position）に依存して、濃度は、０．１％〜１％の間で変動する。ある測定位置において、繊維を含有する充填剤（fibres inclusive filler）のみならず、充填剤の総濃度の正確な結果を得ることは特に重要である。インラインの測定器は、通常、このような情報をもたらすことができない。これは、懸濁液の状態および/または方法に関する実際の計画次第であり、そして、その方法は、インラインセンサーを基本とするには相応しくない方法である。
【０００４】
濃度測定のための光学測定原理が、特に、懸濁された異なる物質を有する懸濁液組成物についての、区別された情報が獲得されるべきときに、しばしば用いられる。光学濃度測定は、懸濁液中の気泡およびフロック形成にとりわけ鋭敏である。フロックは、多数の小粒子が凝集して成る大粒子を構成し、かつ、不正確な測定信号情報をもたらす。とりわけ前記特徴を有する場合に、特別なサンプル処理ユニットが、満足な結果を得るために用いられる。装置は、通常、集積ポンプ回路（an integrated pump loop）を有する測定槽から構成されて成り、測定槽内に、測定センサーが設置される。その作用の原理機能は、以下の通りである。サンプリングバルブを介して、分離されたパルプサンプルが、測定槽に導入され、その後、測定が開始される前に、一定時間内に吸引される。測定前の試料の吸引は、サンプルが脱気および解こうされるために必要とされる。測定後、サンプルは、測定槽から排出口へ排出され、そして、次の測定工程が、新たなサンプルが採取されることにより開始される。多くの測定の相間に、サンプル処理ユニット全体は、水分配器（water distributors）で洗浄可能とされ、かつ、清浄水で充満可能とされる。その上、測定は、光学測定システムをゼロ点補正するために、清浄水を用いて実行可能とされる。非常に高濃度の場合には、光学測定原理は、満足に機能せず、かつ、この場合には、測定セル（measuring cell）は、パルプによって閉塞される。したがって、サンプルは、必要とされるときは、清浄水で希釈される。希釈溶液は測定槽中のレベルガード（revel guard）を介してコントロールされる。
【０００５】
例えば、パルプ懸濁液の光学的濃度測定の点からサンプル処理ユニットに関して、ここに記載される従来の方法は、概ね、機能する。しかしながら、明らかな限界および/または欠点がある。
・運転には、比較的大きい、高価で、かつ、エネルギーを要するポンプが必要とされ、その上、測定トランスデューサー（the measuring transducer）を通じた測定および脱気コントロールに適した流量を得るためには、調節された回転スピードでなければならない。対して、非常に速い回転スピードは、測定槽内で渦を発生させることがあり、そのため、空気が、懸濁液内に吸込まれてしまう。
・動力軸とポンプハウジング（pump housing）との間の締め付け具（tightening）は、緩みやすく、そして、しばしば、交換されなければならない。緩みは、空気が懸濁液中に吸込まれることを意味する。そしてこの懸濁液は、測定され、しかも、その測定は役に立たないものとなる。
・ポンプハウジング内にあるパルプ懸濁液中の繊維は、破壊されたりまたは変化したりするので、その結果、測定結果が悪くなることもある。その上、ポンプハウジング内における高回転スピードが維持される間、キャビテ-ション効果が、容易に発生し、そのため、測定を乱す気泡が作られる。構造的にポンプハウジングは、新たな測定サイクル時における脱気を困難にすることもある。
・ポンプを基礎とするサンプル処理ユニットは、比較的に大容量の測定槽を必要とする。測定槽の大きさは、脱気および解こう時間に関係し、かつ、特に、希釈された場合のサンプルの均一化に要する時間と関係する。そして、それは、該サンプルの測定精度のために、とても重要である。延長時間は、全測定回数に要する総時間が延長されることを意味し、そのため、効果的なプロセスコントロールのための良好なコントロール情報を得るために、測定回数はとても少ない。
【０００６】
本発明の目的は、新型のサンプル処理ユニットを提供することにあり、そして、該サンプル処理ユニットは、上記の欠点を無くし、さらに、該欠点は、ポンプを基礎とするシステムにある。本発明で特徴付けられる態様は、後述する特許請求の範囲から明らかになる。
【０００７】
本発明により、現在、特にパルプ懸濁液の濃度測定装置および方法が存在する。前記装置は、本質的に、低価格であり、より簡単な構造であり、操作について、より信頼でき、かつ、攪拌/均一化、脱気および解こうに関して、大きな有用性を有する。これは、より迅速に、より良好に、かつ、運転状況に依存しない測定情報をもたらす。
【０００８】
本発明は、添付図面を参照しながら、好適な態様例によって、以下に詳細に記述される。
【０００９】
図面を参照すると、本発明は、サンプル処理ユニット１を形成する装置について言及し、該サンプル処理ユニットは、閉鎖型測定槽２を基礎とし、該閉鎖型測定槽２は、測定サンプル３で、完全に満たされる。測定槽２の側面において、図示された例における該測定槽２は、円筒形であり、連通管４および４’が備えられ、該両管それぞれは、測定センサー５と、測定槽２の上部１０または下部１０’とを接続する。ピストン６は、圧縮空気シリンダー７を介して、測定槽２中において上下方向に動かされ、その結果、測定サンプル３は、各方向から測定センサー５を通じて加圧される。ピストン６の直径は、概ね、測定槽２の内径と同様である。流量は、ピストン６のスピードを通じて簡単にコントロールされ、そして、そのことは換言すると、減圧波（a pressure reducing wave）により規制された圧縮空気の使用圧力を介してコントロールされることを意味する。測定は、ピストン６の上下方向の動作中に実行されることができ、さらに、測定センサー５を介して、サンプル３のスピードが一定であり、かつ、少なくとも、ピストン６の上下運動の後に、サンプル３が均一化された時にのみ行なわれる。測定槽とピストンとを組み合わせて成る装置（the arrangement）は、１００％の動作または採取されたサンプルの全測定量の移送（transport）、迅速かつ効果的な攪拌および均一化をもたらし、そのため、代表測定サンプルは、測定用センサーに供給可能となる。その上、測定サンプル３の移送は、測定懸濁液中の繊維に変化をもたらすことはない。このことは、上記の従来技術において、ポンプを用いる場合とは対照的である。測定槽２の上部および下部側面におけるサンプル３が、前記測定槽２の側面に配置され、測定センサー５を有する連通管４、４’へと圧入されるときに、本発明によれば、攪拌および均一化が強乱流によってもたらされる。測定サンプル３の脱気は、測定槽２の上面に配置された脱気管８を介して起こる。測定槽２の上部１０は、測定槽２の他の部分よりも大きい内径を有する。そのため、気泡は、上へ移動し、脱気パイプ８を通じて消失可能となる。なぜなら、気泡が測定槽の最上位置にあるときに、ピストン６を通過することができるからである。測定槽２がサンプル３で満たされている間、ピストン６は、通常、最上位置にある。そのため、迅速に脱気が行なわれるはずであるが、全体的に、測定槽２は、パルプ懸濁液を充填可能とされる。脱気パイプにおけるレベルセンサーは、測定槽２が満たされること、および測定サンプル３の流入がこの場合は停止可能とされることを示し、そのため、その後において、測定シーケンスが作動可能とされる。本発明によれば、本発明のユニットが有する他の利点は、測定槽側面にある連通管４および４’の領域よりも小さい流入領域を形成することになる測定センサー５の閉塞が、ピストン６の方向転換によって、容易に回避可能とされることであり、そのため、栓塊（mass plug）が、吸込可能とされ、かつ、センサー開口部から、右方向へ圧出可能とされる。測定センサー５の閉塞は、ピストン６のスピード変化および/または内臓型圧力トランスミッターを介して、簡単な方法で表示される。ピストン６のスピードは、気圧シリンダー７（the pneumatic cylinder）を動かすことに要する時間から計算可能とされ、そして、該気圧シリンダーは、一端から他端へとピストン６をコントロールするために用いられる。この動作または移動は、端部位置センサーによって表され、そして、端部センサーは、上下方向にピストンが動く間に、ピストンの方向を変えるために用いられる。測定サンプル３を希釈するために、測定槽２に対して平行に位置し、かつ、清浄水を蓄える接続槽１１が用いられる。この希釈槽１１は、バルブ１２、１３および管１５、１６を介して測定槽２に接続される。もし、上部および下部バルブ１５および１６が開口されれば、特に、希釈槽１１が測定槽２よりもその容積が大きくなければ、原液サンプル（undiluted sample）は、その水を用いて迅速かつ効果的に混合される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、清浄水で測定サンプルを希釈する連結槽を有する本発明におけるサンプル処理ユニットの側面を描いた図である。
【図２】 図２は、測定サンプルの希釈用連結槽を除き、９０°回転させた図１におけるサンプル処理ユニットを描いた図である。
【図３】 図３は、上部にピストンを有するサンプル処理ユニットの測定槽の概略的な側面を描いた図である。

Claims (8)

1. パルプ懸濁液から採取されたサンプルの濃度測定の方法であって、サンプル（３）が測定槽（２）に集められ、測定槽内のピストン（６）が上下に駆動されることによって該サンプル（３）を各方向から押して、該測定槽（２）の上部と下部とに接続された連通管（４、４’）を介して測定槽の側面に接続された測定センサー（５）内に前記サンプルを通し、これによってサンプル（３）が完全に撹拌されて該サンプル中の凝集が除去され、サンプル（３）の濃度測定が、測定センサー（５）を通過するサンプル（３）の速度が一定であると共に、前記ピストンの上下動を少なくともある程度行うことによってサンプルが均一化された後であれば、ピストンが上方向又は下方向のいずれかの方向に動いているときに行われることを特徴とする方法。
2. 前記サンプル（３）がピストンの上下動によって前記測定槽（２）の側面上方及び側面下方にそれぞれ位置する連通管（４、４’）内に横方向に押し込まれる間に、前記サンプル（３）が強い乱流に曝されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. サンプル（３）が、測定槽（２）の上側に備えられた少なくとも一本の脱気パイプ（８）を介して濃度測定前に脱気されることを特徴とする前記請求項１に記載された方法。
4. サンプル（３）が、実際には、測定槽（２）に平行に備えられ、かつ、バルブ（１２，１３）を介して接続する槽（１１）からの清浄水で希釈されることを特徴とする前記請求項１に記載された方法。
5. パルプ懸濁液から採取したサンプル（３）の濃度測定に使用され、該サンプル（３）を集めるための測定槽（２）を有する装置であって、該測定槽（２）がサンプル処理ユニット（１）に含まれ、該ユニットは、連通管（４、４’）を介して該測定槽の上部（ 10 ）と下部（ 10' ）とを測定センサー（５）に接続し、測定槽内でピストン（６）が上方及び下方に動くことによってサンプル（３）を各方向から押して測定センサー（５）内に通し、該ピストン（６）の直径は測定槽（２）の内径に概ね対応し、サンプル（３）の流量はピストン（６）の速度によって制御することができ、サンプルの濃度測定は、測定センサー（５）を通って流れるサンプル（３）の速度が一定であると共にサンプルが均一化された後であれば、ピストンが上方向及び下方向のいずれの方向に動いているときにも実行可能であることを特徴とする装置。
6. 測定槽（２）が、測定槽中の可動ピストン（６）の直径と、概ね一致する直径を有するシリンダー形状を備えることを特徴とする前記請求項５に記載された装置。
7. 測定槽（２）の上部（１０）が、ピストンを通過可能とし、かつ、測定槽に配置された脱気パイプ（８）に連なるカラム（１４）内において気泡の通路を作るためにその他の部分よりも大きな内径を有することを特徴とする前記請求項５または６に記載された装置。
8. 測定槽（２）が、測定槽に平行に備えられ、かつ、清浄水を有する希釈槽（１１）を備え、前記槽（１１）が、バルブ（１２，１３）を介して管（１５，１６）を備える上部および底部の位置で測定槽に連通することを特徴とする前記請求項５に記載された装置。

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