JP4823474B2 - ディスク型パルプミルのディスク間ギャップを推定する方法 - Google Patents

Description

この発明は紙パルプ、木材チップその他の繊維材料のためのグラインディングミルを診断または制御する方法に関するものであり、ギャップの増分変化に関連するパワー増分変化を測定し、かつ２個の差の比と印加パワーの測定値を診断または制御のパラメターとして使用するものである。

紙または紙ボードの製造においては、大型のアトリションミルを用いて木材チップなどの繊維原材料を粉砕してパルプを製造したり、または化学的に製造された木材パルプを粉砕してその製紙性を向上させることが一般である。どちらの場合も、その処理は精製と呼ばれる。

そのようなアトリションミルは通常はディスクタイプまたはコニカルタイプであり（ときには両者の組合せである）、回転子の表面が固定子の表面（または反回転表面）に作用して、寸法の低減または処理中の材料のその他の望ましい物理的性質を変化させる。これらのミルの作用面は通常多少の放射状バーおよび溝を具えた固定子プレートおよび同じ形状の回転子プレートからなっている。

処理中の材料はしばしば繊維性であって、回転子バー端と固定子または反回転バー端との間に捕捉される。作用して処理中の材料の物理的性質の変化を起因するのは繊維粒子の圧縮負荷である。

これらのグラインディングミル（リファイナープレートまたはリファイナーフィリングと呼ばれる）の摩耗面は交換可能であり数週間、数ヶ月の間隔で交換することが要求される。それらは通常鋳鉄で形成されているが、固形銑鉄原盤からも製造され得る。木材チップまたはパルプの通常の精製中に交換が必要となるのは、対向面へのバーの摩耗脱落である。

木材チップまたはパルプの精製における最も一般的なパラメターは印加パワーである。より詳しくは、重要なのは正味の印加パワーである。なぜならば入力軸馬力のある量は処理粒子を浮遊させる流体（蒸気または液相）の粘性摩擦損失により消費される。正味の印加パワーはエネルギー量の尺度である。これは処理材料の与えられた流れに印加されるもので、エネルギー消費率と呼ばれる（無水処理材料１トン当りのキロワット−アワーで表わされる）。

パルプおよび紙産業においてはよく知られていることであるが、処理材料の品質特性に影響する重要なパラメターはエネルギー消費率（ＳＥＣ）だけではない。繊維粒子に印加される圧縮負荷の大きさを反映する第２のパラメターもまた重要である。この第２のパラメターは精製強度と呼ばれる。

従来精製強度を直接測定する手段はなく、端縁負荷率（ＳＥＬ）と呼ばれるパラメターで推定されている。ＳＥＬは通常、単一の回転中に交叉するであろう固定子・回転子バー端縁の全長を注意深く測定することにより、計算される。全端縁長と回転速度との積で印加パワーを除したものが端縁負荷率値（通常メーター当りのワット−秒で表わされる）となる。

精製における２パラメターの概念は種々の形で見られてきた。そのひとつでは第１のパラメターは平均粒子に作用する衝撃の数の尺度、第２のパラメターは平均粒子に作用する衝撃の強度として扱っている。しかしこれらの見方は全て充填物の作用面の端縁長の測定に依存しており、材料が実際に有効端縁長上に捕捉される程度を考慮していない。

処理材料の状態やバー端縁の状態や回転子と固定子バーとの交叉角度や充填物中の流速などの他の処理変数は全て端縁上に捕捉される処理材料の量に顕著な影響を有しているだろう。実際パイロットプラントおよび事業上の経験において多くの場合、同じ状態のＳＥＣとＳＥＬで処理された特定のパルプが顕著に異なる測定物理特性を呈している。

バーを具えた打撃装置を用いた紙パルプの低コンシステンシー精製においては精製強度が関心のあるパラメターと考えられていた。現在ではいかなるリファイナーにおいてもパルプへの精製効果は精製の量（エネルギー消費率またはＳＥＣ）および精製の強度（端縁負荷率またはＳＥＬ）により決まるものと理解されている。異なるサイズと異なる処理フローの異なるリファイナーの効果の比較においてさえも、これら２種のパラメターはパルプ特性とその結果としての紙品質を合理的に予測（量的でないにしても少なくとも質的に）できることが立証されてきた。これらはしばしば精製の「量」および「厳しさ」と表現されている。

これら２通りのパラメターの計算方法は簡単であるのでここには記載しない。ＳＥＣは議論の対象となる基本的な処理変数である（無水物質の単位量当りのエネルギー入力量）。ある所望の効果を生み出す意味でエネルギーは多かれ少なかれより効率的であるが、その精製結果への潜在的な衝撃を評価するのは観念的に簡単である。

他方ＳＥＬは機械パラメター（処理条件よりは有効な端縁長と回転速度）を表わしている。これは一般に少なくとも相関的な意味では処理中の繊維に作用する応力の厳しさを示していると仮定されている。しかしこれはなにがパルプコンシステンシー、流速、バー端縁鋭さまたは精製度などの要因によるバー端縁上へのパルプの集合物における非常に大きな変動であるかについては考慮していない。精製充填と動作条件を最適にする試みにおいては、これは最近の製紙作業の必要性を満たすべく予測するものではなく、予期しない結果が起こったときには診断の助けとはならないのである。

一般に、ＳＥＣとＳＥＬとはある程度製品品質特性を予測するものであるが、処理材料へ印加される実際の歪みのより直接的な尺度があれば非常に有用である。それはディスクミルの診断と制御とに使用でき、特によりエネルギー有効な精製充填の設計と開発および高品質製品のための処理条件の最適化に関して利用できる。

回転子と固定子との間の動作クリアランスはディスクミルにおいては特に重要であると認識されて来た。現代の事業用チップ精製システムにあっては、クリアランス測定装置を具えた数個のリファイナーを有することは一般ではない。しかし装置の精度と信頼性を保持する上での困難性（特にゼロクリアランスに関して）はリファイナーの日常の診断と制御においてそれらの価値を制約してきたのである。作用面のバーは連続的かつ不規則に摩耗し、かつそれらが動作する環境は厳しいので、デリケートなギャップ測定装置はしばしば信頼性に欠けるのである。

にもかかわらず、動作クリアランスまたはギャップは重要な動作上の要因であり、精製強度のための直接尺度を与えるべく、この発明は「Δｇ」またはギャップの変化（ギャップの絶対値よりは）を考慮に入れるのである。

この発明はパルプ精製処理において起きる繊維細胞壁の歪みの顕微鏡的プロセスの概念モデルを提供しようと意図するものである。この概念モデルの仮定に基づいて物理的モデルのメカニズムの分析を提供するものであり、相対的な形で種々の設定動作条件下での事業用リファイナーにおいて起きる繊維歪みの程度を測定する方法を提供しようとするものである。

この方法ではリファイナーにおける稼動プレートギャップと正味の印加パワーを正確に測定するものである。プレートパターンの設計と使用を容易にすることに加えて、このタイプの測定は変化するパルプ特性のリアルタイム表示を提供するもので、これにより即時に修正動作が取れかつ下流側において相殺的なプロセス調節が可能となる。

この発明の方法においては、リファイナーのギャップの増分変化の正確な測定と同時に正味の印加パワーの関連する増分変化（より正確にはギャップを閉じようとする直交力の増分変化）の正確な測定とを行うものである。結果となるのはギャップの増分変化なのであるから、ゼロ基準を有する必要はない。ゼロ基準が要らないからして、充填物の摩耗はほとんどない。事実ギャップにおける正確な増分変化は外部支持機械要素の運動の正確な測定を行うことにより決定できるから、充填物摩耗か悪性プロセス条件に起因する複雑さを回避できる。

以下に特定の例を挙げるが、種々の細部は適宜変更することができる。

この発明の目的はパルプ精製ミルの診断方法を提供することにある。この発明の他の目的はパルプミルにおける精製強度のための診断パラメターを提供することにある。この発明の更に他の目的は繊維に作用している応力の厳しさまたはパルプ精製プロセスにおける諸条件下での精製強度の直接尺度を提供することにある。その他の目的は以下の記載から明らかである。

概念的モデル。４通りの仮定に立脚してこの発明の方法のために概念的モデルが作成された。以下にそれらの仮定について記載する。

１．精製パルプの構成繊維上への観測された効果の全ては繊維累積物上に作用するピーク圧縮（２個の対向するバーが重複し始める）の結果として起きるものである。精製プロセスは、接近する回転子・固定子バー端縁間に集まる繊維のランダム累積物および繊維が互いに通過する際の端縁間の繊維累積物の合同圧縮とともに、始まる（サスペンジョン中で自由に形成されたフロックとは累積物の形成と組成は全く異なっているが、これらの繊維累積物は通常フロックと呼ばれる）。

顕著な剪断効果がパルプリファイナー中の対向するバーの表面間で起きるとしばしば言われている。しかし精製作業のほとんど多くは、プレートが相互に交叉してフロックの急激な圧縮が起きる際に、前バー端縁に起きるようである。剪断されている繊維フロックのコンシステンシーが非常に高い場合でさえも、追加の剪断負荷の下では更に圧縮するのが直交負荷下で作用している圧縮性材料の性質である。したがって圧縮面がさらに変位しないならば、直交力成分が緩和される。

これは何故かと言うと、主応力の面が剪断の印加により移動されて、その結果としての主応力の増加によりさらなる変形が起因されるからである。バー表面の重要さはより多くそれらの支持面としての役割に関連つけられるものと考えられる。端縁に印加されたピーク圧縮性負荷が完全に圧縮された繊維の容量を実質的に凌駕すると、バー表面は稼動ギャップの即座の崩壊に抵抗するだろう。かくして折りに触れて観察された広幅バーの有利さが説明される。

パルプは剪断負荷の印加のみでは精製されないと言うある証拠がある。充分に高い圧縮性負荷は常にパルプ上に精製効果を及ぼすという顕著な証拠がある。ピーク応力に関心があるならば、測定された負荷をそれが作用する領域で除する必要がある。バー表面上の負荷支持領域がバー端縁のそれよりも少なくとも多いオーダーにあり、しかして比較すると表面上の応力レベルは非常に小さいのである。

２．単一の繊維についての精製効果の品質は細胞壁中に起きるピーク圧縮応力の量により大きく決まってくる。そしてこれは繊維の累積物に作用するピーク圧縮応力の平均量に比例する。繊維は直径と細胞壁厚さにおいて非常に異なるので、応力レベルは広く変動する。構成繊維の横断面が歪んで破壊に至ると（恐らく部分の最も外側の要素において）精製効果が起きる。しかし累積物上へのピーク応力が高いほど、各構成繊維上へのピーク応力も高くなる。したがって、累積物上へのピーク応力は相対繊維応力を表わすものと仮定され得る。

３．繊維フロックまたは繊維累積物中のピーク圧縮性応力の大きさはバー端縁交叉中の累積物のピーク圧縮程度に比例する。この仮定を支持する議論はない。ある圧縮性材料がこの関係に従って挙動することは真実であるが、繊維累積物は非常に複雑で不均質な構造であり、その歪み挙動はモデル化するのが難しい。

加えて、リファイナーバー端縁相互作用における歪み速度は極端に高い。動的な効果が圧倒的である。にも拘わらず、バー端縁上にまとわりつく繊維集合物をシミュレーションする補強プラスチック管部分の集合物での実験が本発明者により行われた。管部分の寸法は繊維およびバーについてはスケールファクターが２５００であり、シミュレーションされたバー端縁は半径が約６０μｍであった。管部分は平行に配置され、３深さであり、約１０管直径のバー長さに沿って広げられた。

この非常に簡単な負荷−圧縮結果を図１中の表Ｉに示す。ゼロ基準が完全に圧縮された集合体に等しい量で調節されるならば、印加負荷はほぼ変位の逆数に比例する。図２を参照されたい。この仮定を支えるのは、１／ギャップ（ゼロ基準の適宜な選択で）上の正味のパワーの線型回帰が非常に高度の相関を齎すことの、繰り返された観測（異なるリファイナー、充填物およびパルプタイプ）である。

フロック圧縮の程度は累積物（圧縮の方向に測定された）の圧縮寸法に対する非圧縮寸法の比で表わされる。簡単な管実験の場合と同じく、行われた測定に基づいた推定ギャップは、完全に圧縮された繊維累積物の高さに等しい量だけ、実ギャップより少ない。

４．繊維累積物中のピーク圧縮応力の大きさはその累積物に作用しているピーク圧縮負荷の大きさを有効負荷支持領域で除したものに比例する。この領域はバー端縁直径と非圧縮累積物のある相対尺度の積に比例するものと仮定される。負荷と応力との間の関係は明らかであるが、領域に関する仮定はそうではないかもしれない。

接近して交叉するときの２個の対向するバー端縁間のベクトルに沿って作用する負荷の成分に関心があるので、その負荷が分布されている領域を決定する変数について合理的な仮定を作成しなければならない。負荷が端縁に印加されるならば、端縁の曲率半径が領域計算のひとつの線型成分を決定すると仮定するのが合理的のようである。これは負荷が端縁上に「展開」される程度を反映している。

他の線型成分は、負荷の作用線のいずれかの側での端縁に沿って負荷が「展開」される程度を、反映しなければならない。展開の程度が交叉角度に多く依存するだろうと想像するのは容易である。しかし頂点での与えられた幾何的条件では、端縁に沿っての負荷の分布は端縁上の集められた繊維量により多く左右され、これは頂点において捕捉されたフロックの平均寸法の尺度により表わすことができる。

数学的モデル。上記した過程１および２は一般的な事業用リファイナーを通されるときの構成繊維に印加される負荷の全物理的態様を定義するものである。仮定３により繊維累積物およびその構成繊維中の応力をフロック歪みの関数として以下のように表わすことができる。

ここでσ_aはバー交叉点における繊維累積物中の応力を表わし、ｈ₀とｈとは該交叉点における繊維累積物の非圧縮、圧縮高さを表わし、ｃ₁は比例定数である。この比例定数は材料の性質にのみ依存し、繊維累積物の相対剛性（繊維種、パルプ処理および精製程度など）を表わす。

仮定４により印加負荷と応力との関係を次のように表わすことができる。

ここでｆ_ncは前記したベクトルに沿って累積物に印加される正味圧縮力を表わし、ｒ_eはバー端縁の有効半径である。ここでもｈ₀は交叉点におけるフロックの寸法の尺度であって、端縁に沿って負荷ｆ_ncが分布する程度を示している。ｒ_eは負荷が端縁上に分布する程度である。

これら２個の方程式は組み合わされて各バー端縁の交叉点に作用する負荷を以下のように定義する。

この式によれば、回転子・固定子バー端縁（与えられた端縁半径条件で）の交叉点において繊維累積物に作用する負荷は累積物の非圧縮・圧縮高さにのみ依存する。端縁上への繊維の累積に影響するこれらのプロセス変数のみが（コンシステンシーまたは流速など）、ｈの値が不変ならば、交叉点負荷を変化させる。

リファイナー中の各交叉点における個々の負荷を測定することは可能ではないが、個々の負荷の累積効果は軸負荷と捩じり負荷とであり、測定できる。力ｆ_ncはその軸および接線成分に分解できる。精製効果が主としてバー端縁において起きるとする仮定が正しければ、軸・接線成分はほぼ等しい。にもかかわらず力分解の正確な態様が分からなければ次のように言える。

ここでｆ_netは接線成分であり、ｃ₃は解像係数であって多くは交叉点における回転子・固定子バーの半径角度に依存する。

各接線負荷成分が特定の交叉点における半径で乗算されると、かつこれらの値が合計されると、該合計はつぎのようにリファイナー軸に印加される全トルクとなる。

ここでｘは使用されている特定のリファイナー充填についての交叉点の全ての数である。回転子・固定子の組合せについての適宜な値は次の式により求められる。ｅｑｕａｍ（．Ｕ ０．４５

ここでαは固定子バーの平均半径角度であり、βは回転子の平均半径角度であり、Ｄとｄとは作用面の外内径であり、ｓ₁とｓ₂とは固定子・回転子バーについての端縁間距離である。

さらに（ａ）ｆ_netが半径方向に変動せず（ディスクリファイナーの構造により与えられる磨耗抑制により多分若干は変動するがこれは行う分析に実質的な影響は与えない）、（ｂ）いかなる半径における交叉点の数もバー間の一定な端縁対端縁の半径に比例し、かつ（ｃ）バーが内径ｄから外径Ｄにおよぶと仮定すると、結果として得られるトルクはつぎのように与えられる。

また結果として得られるパワーＰはつぎのように与えられる。

ここでＲＰＭはリファイナーのシャル速度であり、ｋ₁は測定ユニットについての適宜な定数である。

上記の方程式によれば、ディスクリファイナーに印加されたパワーは繊維累積物の非圧縮高さと精製の圧縮負荷により低減された高さに関連つけられる。

リファイナー中の稼動プレートギャップ、ｇ、がｈの値に比例すると仮定すると（ｃ₄を比例定数として）、パワーはギャップによりつぎのように表される。

仮定とモデルを発展させると興味あることにつぎのようになる。

ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、ｃ₄がある状態のみについての定数であることを想起されたい。ｃ₁は繊維累積物の圧縮特性に依存し、ｃ₂は端縁半径とフロック寸法を負荷支持領域に関係付け、ｃ₃は回転子バー角度の関数であり、ｃ₄交叉点における形状に依存する。

モデルの使用。このモデルによって示唆される関係によれば、ディスクリファイナーに印加されるパワーはプレートギャップの逆数とともに変化する。このことによりこれがそうであることが一段と経験的に証明される。異なるサイズのリファイナーと異なる処理条件における異なるパルプを用いてのいくつかのテストにおけるプレートギャップと印加パワーの相対変化を測定した。全ての場合において、無負荷パワーを注意深く測定することにより、正味印加パワーの絶対値を正確に決定することができた。絶対ギャップを測定する試みはなかったが、負荷サイクル中のギャップ変化が注意深く測定された。

事実低コンシステンシー／ダブルディスクパルプリファイナーにおける絶対稼動ギャップを正確に測定することは非常に困難である。第１にギャップが非常に小さく、ハードウッドパルプの場合には０．０１〜０．０２ｍｍである。これは新たなプレートを有したリファイナーにおけるランアウト（ｒｕｎ−ｏｕｔ）およびアウトオブトラム（ｏｕｔ−ｏｆ−ｔｒａｍ）整列不良による変動よりも非常に小さい。したがってプレートがかなり磨耗してからのみ、正確なギャップ測定が行い得るのである。プレートが磨耗するまでには信頼できるゼロギャップ基準は通常不可能である。

しかし短期間のギャップ変化は測定するのが実に容易であり、精度も高いものである（ダブルディスク、フローティング回転子機では稼動条件としては水圧的にバランスのとれた回転子でなければならない）。滑動ヘッドの変位を正確に測定し、ギャップの数（ダブルディスクリファイナーの場合には２個）で除すだけでよい。ギャップ変化のトメント（ｔｍｅｎｔ）については０．００５ｍｍの精度が可能であり、初期の摩耗後のリファイナープレートの摩耗サイクルのいかなる点でもこれが行われる。

与えられた処理条件でのパワー−ギャップ曲線の実験的決定は非常に簡単である。ギャップ変化を決定する最も信頼度の高い方法はリファイナー励動機構の入力ウォームギアの回転数を係数するやり方である。バックラッシュ誤差を避けるべく運動が一方向のみでありかつ主スラストスクリューのネジが過度に摩耗していない限りは、これがギャップ変化を正確に表わすものである。リファイナープレートの現在の摩耗状態における無負荷パワーの正確な値は知られなければならず、各測定増分ギャップ変化の後でモーター負荷は記録されなければならない。

パワーとそれに対応するギャップの測定がなされたら、回帰分析が用いられて、データを「平滑」にし、ギャップの関数として方程式が生み出される。ついでこの方程式を微分してパワーレベルにおける傾きを決定する。各記録されたパワーレベルにおいて、パワー読取り値を計算傾きで除することにより、実際の稼動ギャップ（上記したモデルによる）を決定できる。パワー方程式中で全ての係数は一定のままだから、その方程式からｇ₀が計算できる。

仮定が正しいならば、繊維中の平均応力レベルは累積物中の平均応力レベルによって反映され、ｇ₀／ｇに比例する。

特定なタイプのパルプと精製精度が与えられるならば、いかなる稼動リファイナーにおいても計算されたｇ₀／ｇの値が相対精製強度を非常によく表わしていると提言する。この特定な比については、なにが精製の程度に対する敏感さなのか、精製の程度をどのくらいまで実際の精製強度の表現に入れることができるかが見えてくる。

実験結果。添付３は表ＩＩであって、並列３８”ダブルディスクリファイナーを用いた最近の実験についての記録データとその後の計算を示しており、異なる端縁長さとＳＥＬ値を具えた２個のリファイナー充填物を比較している。「ＭＤ充填物」は１．０−２．０バーパターンのマルチディスクリファイナー充填物であった。「ＦＢ充填物」は１．０−１．３バーパターンの微細ダブルディスクリファイナー充填物であった。図４に示す回帰は仮定された１／ｇ関係を用いて行われた。ゼロ基準は反復変化されて、パワー変換の冪指数を線型回帰における−１にした。しかしこれをする必要はない。高いＲ²値を齎しかつ数学的に微分可能な方程式を齎すものならば、いかなる変換を用いることもできる。

ハードウッドクラフトの処理速度は両方のリファイナーについて同じであった。図５に示すように、２種の充填物についてのＳＥＬ値はいかなる正味印加パワーレベルについてもかなり異なるものであった。しかし測定パワーとギャップ変化（図６）に基づいた計算された相対応力はほぼ同じである。事実、ＳＥＬの差異がパルプ性質において顕著で測定可能な差異を招いたという事実にも拘わらず、パルプテストの結果（表ＩＩＩおよび図５〜１２）２種のリファイナーの間を区別できなかった。

図３（表ＩＩ）は、製紙工場製造コピー紙における２種の並列３８”ディスクリファイナーのそれぞれについて記録パワーとハンドホイール回転を、示すものである。一方の機械は回転当り約１３３ｋｍの全充填端縁長を有したＦＢ充填物と呼ばれる充填物を有し、５１０ＲＰＭで回転する単一回転子の各側の精製域を具えたダブルディスクタイプであった。第２の機械は１９１ｋｍの全充填端縁長を有するＭＤ充填物と呼ばれる充填物を有し、他の点では第１のものと同じであった。それは３回転子充填物であって、全部で６個の精製域を有し５１０ＲＰＭで稼動するものであった。ＦＢ充填物は１５０ｋｗの無負荷パワーを有し、ＭＤ充填物は３００ｋｗの無負荷パワーを有していた。

テストは主として紙品質がＦＢ充填物の高特定端縁負荷での精製により左右される程度を確認するために行われた。ＳＥＬが精製強度の充分な尺度であると仮定して、ＳＥＬにおける相対差異により品質の顕著な低減が予想された。各記録パワーレベルで行われたパルプの以降のテストは２種の充填物間にほとんど差異のないことを示した。また下記から分かるように、この発明の主題である精製強度の新たな尺度の使用によりこれは説明できる。

各充填物について、上記した表には無負荷パワー、全充填物端縁長、回転子の外内径、ＲＰＭ、全交叉点値Ｘ、前記の定数ｋ₁、ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃の仮定値、端縁半径ｒ_eなどが示されている。バー材料が同じであり処理されるパルプが同じの場合、定数と端縁半径は両方の充填物について同じであると仮定された。

該表にはいくつかの列が含まれている。第１の列は記録されたモーター負荷（キロワット）であり、第２の列はハンドホイール回転の累積数であって列上方の「仮定ゼロ」の追加により自動的に調整されている。仮定ゼロは操作されて、仮定回帰方程式Ｐ＝ｂ^★１／ｇⁿが値ｎ＝１について適合ラインを生じる。

ついでこれが適宜なギャップ−パワー関係を定める。実際には負荷が過剰になるとパルプフロックは圧縮されるよりも益々「剪断」されるのであるが、これはギャップがゼロに近づくとパワーが不定数の値に近づくことを示唆している。ギャップがあまり小さくなるよく知られた測定パワーの降下によりこれが明らかとなる。

第３の列はハンドホイール回転（仮定ゼロ値について調整されている）に基づいた計算ギャップであり、試験的な回帰に用いられたギャップの値である。第４の列は単一ディスク対（１個の精製域）により消費された正味のパワーであり、測定された全パワーから計算されている。まずその充填物についての無負荷パワーを減算し、ついでその結果をディスク対（または１個の精製域）の数で除算する。これが試験回帰で用いられたパワーの値である。

第５の列は列３のギャップに基づいて計算されたパワーの値である。これには上記のギャップパワー方程式の一般形を用い、かつ回帰反復から引き出されたｂについての値を用いている。

列６は回帰から結果されたパワー方程式の数学的積分の結果であり、列３のギャップの各値についてのｄＰ／ｄｇを示している。

７番目の列は列４の単一対パワーを列６のｄＰ／ｄｇで除算計算したギャップ値である。端は別として、これは測定されたギャップ（仮定ゼロについて調整されている）に近く適合している。

列８は使用したモデルの方程式に基づいたｇ₀の計算値であって、定数についての仮定値を用いている。

列８に示された相対応力はモデルと仮定定数に基づいてｇ₀／ｇの比から計算される。繊維壁中の平均応力の真の絶対値はある定数の仮定値に大きく依存するが、同じパルプに作用する２種の充填物の相対比較は、この発明によれば、ＳＥＬと比較して相対精製強度をより有効に示している。

列９、１０は印加パワーの正味値（測定された総パワーから無負荷パワーを減じたもの）、および端縁負荷率（ＳＥＬ、ワット秒／メーター）であって、各パワー点および各充填物についてのものである。

図４、５に示すように、加えて両充填物についてパルプ性質が同じであると知れば、相対応力は計算ＳＥＬよりパルプ性質をよく示している。

この発明の方法を簡潔に述べれば、ミルの固定子要素の増分変位およびその結果のモーター負荷の増分変化の一連の測定を行ってディスクミルの稼動ギャップを間接的に決定し、回帰によって反復を行って定数ｂ₀についての解およびゼロ基準位置に至れば、測定データが方程式パワー＝ｂ₀ｘ１／ｇａｐ_nに高度に適合する。該方程式パワーは指数ｎの既知値についての稼動ギャップと印加パワーとの間の反比例関係の一般形を示している。ｎについての値は関係Δｐ／Δｇの直接の逆数である。パルプ精製についてはｎは合理的には１の値である。

ミル稼動リファイナー中でのパワーおよびプレートギャップの変化のモニターを簡単にする装置（特許取得）が現在構築されている。長い期間に亙ってパワー−ギャップ関係のデータベースが製造されることが期待される。可能な限りパルプタイプ、状態、平均流速、交叉角度、端縁半径およびバーパターンに関する情報が含まれるだろう。これによりプレートパターンの設計と採用のための改良された方法が得られる。永久的に設備されパワー−ギャップ測定装置により変化するパルプ特性のリアルタイム表示を与え、これにより即座に修正措置が取られ、下流において相殺プロセス調節が行われる。

かくして多くのパルプおよび紙ミルにおいて適宜な検知装置を簡単に改良組込みしてリファイナー充填物ギャップの変化を決定できる。それらのミルの多くは現存するミルＤＣＳシステム中で入手できるリファイナーモーター負荷の比較的正確な尺度を有している。この方法を実行するのに必要なことは、リファイナーに回転数計数装置を追加し、単一の負荷サイクル中に記録されるパワーと位置値のテーブルを形成することである。そのようなサイクルを自動的にプログラムして、整然とした時間間隔で反復して、実精製強度の連続的な表示を提供する。

この発明の概念の範囲内で以上の実施例には種々の改変を加えることが可能である。

補強プラスチック管部の負荷−圧縮テスト結果の詳細を示す表であって、これらの管要素の束を圧縮したときの原則的な結果であり、印加負荷はほぼ変位の逆数に比例し、長さのスケールはパルプ繊維については非常に小さく、負荷応答の一般的な特性は同様であると合理的に仮定される。 図１のテスト結果のグラフである。 表ＩＩであって、種々のプレート位置と印加パワーにおける種々のリファイナー充填の記録データを示す。 図３のデータのグラフである。 ２通りの異なるリファイナー充填物についての端縁負荷率（ＳＥＬ）のグラフである。 図５の充填物の相対応力対パワーのグラフである。

Claims (3)

1. ディスク型パルプミルのディスク間ギャップｇを、パルプミルの稼動中に推定する方法であって、
   パルプに叩解作用を行わない状態でディスクを回転させるために必要なモーター動力を測定して、該動力を無負荷動力と定義するステップと、
   パルプミルの稼動中にディスクを回転させるモーター動力の測定値から、前記無負荷動力を減算した値を、叩解作用を行う正味の動力Ｐと定義するステップと、
   パルプミルの稼動中にディスク間ギャップｇを微小変化Δｇさせ、その際の正味の動力Ｐの変化ΔＰを測定するステップと、
   式Ｐ／（ΔＰ／Δｇ）＝−ｇから稼動中のディスク間ギャップｇを推定する方法。
2. ディスク型パルプミルのディスク間ギャップｇを、パルプミルの稼動中に推定する方法であって、
   パルプに叩解作用を行わない状態でディスクを回転させるために必要なモーター動力を測定して、該動力を無負荷動力と定義するステップと、
   パルプミルの稼動中にディスクを回転させるモーター動力の測定値から、前記無負荷動力を減算した値を、叩解作用を行う正味の動力Ｐと定義するステップと、
   パルプミルの稼動中に、ディスク間ギャップｇを種々変化させて、未知のオフセット値ｇ _off を含むディスク間ギャップの測定値（ｇ _off ＋ｇ）と、前記正味の動力Ｐとをそれぞれ求め、測定値（ｇ _off ＋ｇ）と前記正味の動力Ｐの一連のデータを得るステップと、
   回帰分析により、前記一連のデータから、未知の定数ｂ₀ と既定の指数ｎを含む方程式Ｐ＝ｂ₀ ／ｇ ⁿ に適合するｂ ₀ と、オフセット値ｇ _off とを求めるステップと、
   前記回帰分析により求めたｂ ₀ を用いた前記方程式と、正味の動力Ｐとから、パルプミルの稼動中にディスク間ギャップｇを推定する方法。
3. ｎの値を１とした請求項２に記載の方法。

Images