SE465983B - Foerfarande och anordning foer att maeta flexibilitet hos fibrer i sn stroemmande suspension - Google Patents

Description

465 985 2 10 15 20 25 39 35 40 genom att strömningshastigheten varieras inom ramen för en given flödesgeometri - för suspensionen, att en i förväg definierad fiberform beräknas för varje flödesbild samt att ett samband, t.ex. kvoten, mellan de tva måtten pà den i för- väg definierade fiberformen, t.ex. medelfiberformen, bestäms och utnyttjas för att definiera fiberflexibilitet. Fördelak- tiga utföringsformer av det nya mätförfarandet framgår av de bifogade osjälvständiga förfarandekraven.

Det bör observeras att flera olika sätt är kända för att definiera fiberform. Vid de mätningar, som gjorts i samband med mätförfarandet enligt uppfinningen, har fiberformen angi- vits såsom förhållandet mellan verklig fiberlängd och längden av diagonalen i en fibern omskrivande fast orienterad rektang- el. Rektangelns orientering har därvid varit låst och kopplad till utrustningen och inte till fiberns riktning. Fibern har också förutsatts vara orienterad i ett tvàdimensionellt plan.

Den för utförande av förfarandet enligt uppfinningen utformade anordningen kännetecknas speciellt av att den inne- fattar en rörformig behållare för den strömmande suspensionen, ett i behàllarens vägg anordnat genomskinligt fönster, en ka- mera av CCD-typ för fotografering av förbi fönstret passerande fibrer, en till kameran kopplad bildanalysenhet samt en data- behandlingsenhet för behandling av information från bild- analysenheten.

Fördelaktiga utföringsformer av den nya mätanordningen framgår av de bifogade osjälvständiga anordningskraven.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare nedan i samband med àskàdliggörande av utrustning för mätning av fi- berflexibilitet, varvid: fig 1 visar en schematisk planvy av den nya mätanordningen vid användning för mätning pà fibersuspension från en processled- ning; och fig 2 visar resultatet av flexibilitetsmätning pà cellulosa- fibrer vid olika hastighet för den strömmande suspensionen.

Upptill till vänster i fig 1 visas en processledning 10 med fibersuspension och till höger om denna ledning visas ett exempel pa en enligt uppfinningen utformad mätanordning, som utför mätning on-line. Ett till processledningen 10 anslutet förbikopplingsrör 12 leder fram till en tank 14 för spädning av processledningens 10 fibersuspension till önskad konsis- ,_'Å| 10 15 20 25 30 35 40 3 465 983 tens. En tappkran 16 för spädningsvätska visas ocksâ. Dessutom är i spädningstanken 14 anordnad en rotator 18, som åstad- kommer en noggrann blandning av den utspädda suspensionen.

Från spädningstanken 14 leds den utspädda suspensionen in i en rörledning 20, som frammatar suspensionen med önskad hastig- het. Strömningshastigheten regleras med hjälp av en pump 22, vilken styrs via en pumpstyrenhet 24. I rörledningens 20 vägg finns ett genomskinligt fönster 26, som kan innefatta en kyvett, där suspensionen tvingas att passera förbi ett stryp- ställe 28 i form av en spalt, som i den ena dimensionen är av storleksordningen mm och i den andra dimensionen, tvärs ström- ningsriktningen, är större än den maximala fiberlängden. I anslutning till kyvetten finns vid rörledningens 20 ena sida en kamera 30 av CCD-typ och vid rörledningens 20 andra sida ett ljusorgan 32 för belysning av den genom kyvetten strömman- de fibersuspensionen.

CCD-kameran 30 lämnar information i form av signaler till en bildanalysenhet 34, t ex av typ GOP 300, i vilken från kameran 30 mottagen information analyseras. Analysen för varje fiber, som fotograferas av CCD-kameran 30 avser fiberns peri- meter, dvs dess omkrets, area samt utsträckning i X- och Y-led. De tva sistnämnda parametrarna används för att beräkna längden av diagonalen i den fibern omskrivande rektangeln.

Perimetern används för längdberäkning. Eftersom en fiber är mycket längre än den är bred, ger perimetern dividerad med 2 ett tillräckligt noggrant mätt pa fiberns längd. Arean är av- sedd att tillsammans med fiberlängden möjliggöra en uppskatt- ning av partikelns volym, som därefter kan användas som vikt- faktor vid medelvärdesberäkningar.

Bildanalysenheten 34 har elektrisk fram- och återkopp- ling till en databehandlingsenhet 38, som är ansluten till en bildskärm 38, pa vilken data presenteras, samt till den tidi- gare nämnda pumpstyrenheten 24.

I diagrammet enligt fig 2 visas mätningar avseende fib- rer, vilka har olika flexibilitet. Härvid framgår att en ke- misk massa, dvs en kokad massa med fibrerna sönderdelade pà kemisk väg, är mer flexibel än en mekanisk massa, dvs en massa sönderdelad pá mekanisk väg, vilket stämmer väl överens med kända faktiska förhållanden. Vid utförda mätningar ingick 10 000 fibrer i varje mätsekvens och mätspaltens bredd i ky- 465 983 4 10 vetten uppgick till 0,5 mm. I diagrammet avser siffrorna utmed X-axeln varvtal (varv/minut) för den i rörledningen 20 enligt fig 1 ingående pumpen 22. Strömningshastigheten genom rörled- ningen 20 är då linjärt proportionell mot nämnda varvtal. Ut- med diagrammets Y-axel avser siffrorna procentsatser med av- seende pà förhållandet mellan den tidigare angivna rektangel- diagonalen d och fiberlängden L. Då fibern vid ökad belastning kröks mera minskar alltså diametern i den minsta omskrivna rektangeln. Eftersom fiberlängden är oförändrad så förs ett längre matt för fiberform (d/L) enligt nämnda definition Modifikationer av det beskrivna mätförfarandet och den angivna mätanordningen är möjliga att åstadkomma inom ramen för de bifogade patentkraven. Sättet att åstadkomma olika flödesbilder kan alltså till exempel varieras.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 40 5 465 983 Patentkrav

1. Förfarande för att mäta flexibilitet hos fibrer, spe- ciellt cellulosafibrer, i en strömmande suspension, k ä n n e t e c k n a t av att fiberformen för ett stort antal fibrer registreras vid tva olika flödestillstánd - exem- pelvis àstadkomna genom att strömningshastigheten varieras inom ramen för en given flödesgeometeri - för suspensionen, att en i förväg definierad fiberform beräknas för varje flödesbild samt att ett samband, t.ex. kvoten, mellan de tvá måtten pà den i förväg definierade fiberformen, t.ex. medel- fiberformen, bestäms och utnyttjas för att definiera fiber- flexibilitet.

2. Förfarande för att mäta flexibilitet hos fibrer en- ligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att ett mätt pä fiberformen för varje flödesbild registreras genom fotografe- ring och efterföljande analys av mer än 1000 fibrer, företrä- desvis 5000 - 10 000 fibrer.

3. Förfarande för att mäta flexibilitet hos fibrer en- ligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att olika flödesbilder erhålls genom accelerering och/eller retardering av den strömmande fibersuspensionen i en i övrigt oförändrad flödesgeometri.

4. Förfarande för att mäta flexibilitet hos fibrer en- ligt nagot av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att fiberformen för varje fiber uttrycks såsom förhållandet mellan längden av diagonalen (d) i en runt fibern omskriven rektangel och fiberns längd (L).

5. Förfarande enligt nagot av kraven 1-4, k ä n n e- t e c k n a t av att den i förväg definierade fiberformen är medelfiberformen.

6. Anordning för att mäta flexibilitet hos fibrer, spe- ciellt cellulosafibrer, i en strömmande suspension, varvid fiberformen för ett stort antal fibrer registreras vid två olika flödesbilder - exempelvis vid olika strömningshastig- heter - för suspensionen, varvid en i förväg definierad fiber- form beräknas för varje flödesbild och varvid ett samband, t.ex. kvoten, mellan de tva matten pá den i förväg definiera- de fiberformen bestäms och utnyttjas för att definiera fiber- flexibilitet, enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av 465 985 6 10 15 20 25 30 35 att den innefattar en genomströmbar behållare (20) för den strömmande suspensionen, ett i behállarens vägg anordnat genomskinligt fönster (26), en kamera (30) av CCD-typ för fotografering av förbi fönstret passerande fibrer, en till kameran (30) kopplad bildananlysenhet (34) samt en 9 databehandlingsenhet (36) för behandling av information från bildanalysenheten (34). f

7. Anordning enligt kravet 6 för att mäta flexibilitet hos fibrer, k ä n n e t e c k n a d av att databehandlings- enheten (36) är anordnad att beräkna styr- och presentations- data, som är avsedda för styrning av strömmen genom behållaren (20) respektive för presentation pa en bildskärm (38).

8. Anordning enligt kravet 6 eller 7, k ä n n e - t e'c k n a d av att en pump (22) är anordnad att reglera strömflödet genom den genomströmbara behållaren (20), varvid en till databehandlingsenheten (36) elektriskt kopplad pump- styrenhet (24) styr pumpen (22) och därmed strömmatningshas- tigheten genom den genomströmbara behållaren (20).

9. Anordning enligt nagot av kraven 6-8, k ä n n e - t e c k n a d av att behållaren (20) star i kommunicerande förbindelse med en processledning (10) för fibersuspension.

10. Anordning enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a d av att en tank (14) för utspädning av processledningens fiber- suspension är anordnad framför den i behållaren (20) befint- liga pumpen (22), sett i suspensionens matningsriktning.

11. Anordning enligt nagot av kraven 6-10, k ä n n e - t e c k n a d av att den genomströmbara behàllarens (20) fönster (26) innefattar en kyvett, i anslutning till vilken bildregistrering sker, och att en ljuskälla (32) är anordnad pà den mittemot kameran (30) befintliga sidan av kyvetten för belysning av fibersuspensionen.

12. Anordning enligt kravet 11, k ä n n e t e c k n a d av att kyvetten bildar en spalt i behållaren (20), dvs en smal .passage i mätriktningen samt att fibrerna kan röra sig fritt i de tva övriga riktningarna.