Прибор для определения фильтрационной устойчивости бумажной массы

 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промьппленности и может быть использовано при производстве бумаги и картона. Прибор содержит верхний и нижний зажимы 1 и 2, подводяпрсй трубопровод 3 с дросселем 4. Трубопровод 3 соединен с нижним зажимом 2, в центре которого выполнено отверстие 5. Прибор снабжен измерителем давления 6. Прибор имеет герметично закрытую емкость 7 и дополнительный дроссель 8. Емкость

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (SD 4 С О1 М 33/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPblTI41 (21) 4107449/29-12 (22) 04.08.86 (46) 07.03.88. Бюл. У 9 (7 1) Центральный научно-исследовательский институт бумаги (72) В.А.Ершов, В.А.Макаров, С.В.Богданов, Ю.А.Махов, Ю.М.Плескач и В.Г.Савиных (53) 676. 017 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 842738, кл. С 05 D 16/209 1979.

Установка для измерения фильтрационной устойчивости бумажной массы

ПФУ-1. Паспорт 78!9000000 ПС.

ЭПМ ЦНИИБ, 1981.

„„SU„„1379732 А 1 (54) ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ БУМАЖНОЙ ИАССЫ (57) Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и мокет быть использовано при производстве бумаги и картона. Прибор содерхлт верхний и нюкний зажимы 1 и 2, подводящий трубопровод 3 с дросселем 4. Трубопровод 3 соединен с нижним залсимом 2, в центре которого выполнено отверстие 5. Прибор снабжен измерителем давления 6. Прибор имеет герметично закрытую емкость 7 и дополнительный дроссель 8. Емкость

1379732

7 гибким шлангом 9 соединена с трубопроводом 3, что позволяет изменять положение емкости по высоте. Трубопровод 3 соединен с источником 10 подачи воды под давлением. Отношение площади сечения дросселя 8 и отверстия 5 находятся соответстенно в пределах 1:0,2- 1:0,7 и 1: 100- 1: 300. ОбИзобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве бумаги, картона и других волокнистых материалов. 5

Цель изобретения — повышение точности определения.

На чертеже представлен прибор для определения фильтрационной устойчивости бумажной массы.

Прибор содержит верхний 1 и нижний

2 зажимы, подводящий трубопровод 3 с дросселем 4. Трубопровод 3 соединен с нижним зажимом 2, в центре

15 которого выполнено отверстие 5. Прибор снабжен измерителем 6 давления, имеет герметично закрытую емкость 7 и дополнительный дроссель 8. Емкость

7 гибким шлангом 9 соединена с подводящим трубопроводом 3, что поэво20 ляет изменять положение емкости по высоте. Емкость 7 крепится с помощью зажима на стойке штатива (не показаны), Трубопровод 3 соединен с источником 10 подачи воды под давлением.

На начальном участке трубопровода 3 установлен клапан 11. Сверху на емкости 7 расположен воздушный клапан

12. Верхний зажим 1 снабжен прижимным устройством 13 с фиксатором 14 положения зажима 1. Площади сечений отверстия 5 нижнего зажима. 2 и дросселей 4 и 8 подобраны таким образом„ что отношение площади сечения дросселя 4 к площади сечений дросселя 8 35 и отверстия 5 находится соответственно в пределах 1: 0 2- 1: 0,7 и 1: 1001:300. Образец при испытании помещают между верхним t и нижним 2 за-жимами.

Прибор работает следующим образом. разец при испытании помещают между верхним и нижним зажимами 1 и 2. Определение ведут до разрушения образца. Прибор обеспечивает плавную скорость нарастания давления и повышение точности определения фильтрационной устойчивости бумажной массы.

1 табл., 1 ил.

Емкость 7 устанавливают по высоте таким образом, чтобы ее средняя часть находилась примерно на уровне верхней плоскости нижнего зажима 2.

Положение емкости 7 по высоте относительно зажима 2 регулируется в зависимости от коэффициента фильтрации массы: при его увеличении емкость 7 смещают вверх и объем содержащегося в нем воздуха в начальный момент испытания увеличивается. Открывают воздушный клапан 12 на емкости 7 и клапан 11 на подводящем трубопроводе 3. Иэ источника 1О вода поступает в трубопровод 3, далее через дроссель 4 — к месту соединения шланга 9 с трубопроводом 3 где вода разделяется на два потока. Одив поток начинает заполнять емкость 7, а другой через дроссель 8 поступает к отверстию 5 нижнего зажима 2. После того, как вода начинает выходить иэ отверстия 5, закрывают клапаны

11 и 12. На нижний зажим 2 помещают образец в виде сырой бумажной папки таким образом, чтобы центр его приблизительно совпадал с отверстием 5.

После этого опускают на образец верхний зажим 1 и нагружают образец с помощью прижимного устройства 13 °

После заданного нагружения и выдержки образца фиксируют положение верхнего зажима 1 относительно нижнего эазима 2,с помощью фиксатора 14 и открывают клапан 11. Давление в трубопроводе 3 на участке перед дросселем 4 возрастает, и вода начинает поступать через дроссели

4 и 8 в емкость 7 и отверстие

5 к образцу, при этом сжимая находящийся в емкости 7 воз дух .

1379732

Из отверстия 5 вода поступает к образцу и начинает фильтроваться через материал образца по радиальным направлениям от краев отверстия 5 к периферии образца. Дроссель 4 снижает скорость движения воды в трубопроводе 3 и увеличивает нремя заполнения емкости 7, куда поступает первоначально основная часть воды. Потери Ip давления в дросселе 8 в этот период невелики ввиду незначительного расхода воды и он не оказывает значительного влияния на скорость фильтрации в образце. По мере заполнения герметично закрытой емкости 7 давление в ней постепенно возрастает, что приводит к повышению скорости фильтрации и расхода воды через дроссель

8 параллельно с продолжающимся запол- 20 нением емкости 7. С повышением ско45 рости движения воды через дроссель

8 потери напора в ней возрастают и он оказывает все более значительное воздействие и снижает скорость фильт- 25 рации на конечном этапе испытания.

Запись изменения давления воды на участке трубопровода 3, примыкающем к отверстию 5, производится измерителем 6 давления.

После достижения критических значений скоростей фильтрации н образце происходит его разрушение, имеющее вид отделения некоторого его фрагмента на периферии участка фильтрации. Сопротивление фильтрации н образце в результате этого снижается, что приводит к снижению давления и отверстии 5, которое фиксируется измерителем 6 давления. При падении давления закрывают клапан 11, разгружают верхний зажим 1. При этом через отверстие 5 выливается вода из емкости 7 под давлением воздуха в ее ноздушной полости, удаляются остатки образца и уровень воды в емкости 7 возвращается к начальному значению. После этого прибор готов для повторного испытания.

Скорость фильтрации должна возрастать постепенно и не превышать

50 заданного критического значения с тем, чтобы устанавливались равновесные значения скоростей во всем фильтрационном поле. Это необходимо для исключения влияния инерционных сил и возникновения локальных градиентов давления, вызывающих нарушения структуры образца. Возникновение этих давлений снижает носпроизводимость результатов измерения и точность определения. Время подъема давления для бумажной массы со средней степенью помола должно составлять не менее 20-30 с и не более 100 с. Нижний предел — 20 с времени подъема давления до разрушающего значения определяется необходимостью равномерного распределения давления по фильтрационному полю с постоянным градиентом в каждом сечении образца.

При превышении нерхнего предела времани испытаний (более 100 с) суффозия (вымын мелочи) приводит к нарушению однородности образца, его преждевременному разрушению, а следонательно, занижению результатов.

Исходя иэ этого времени, раэмерон зажимов 1 и 2 и коэффициентов фильтрации образца, производится расчет объема герметичной емкости 7. Площади сечений дросселей 4 и 8 определяют по заданному диапазону скоростей возрастания давления и времени заполнения емкости 7 водой.

На опытном образце были проведены определения фильтрационной устойчивости бумажной массы. Такие же испытания быпи проведены и на известном приборе. Определение фильтрационной устойчивости бумажной массы на приборе иллюстрируется следующим образом.

Пример. Испытание проводят на приборе для измерения фильтрационной устойчивости бумажной массы, выполненном н соответствии с предлагаемой схемой. В качестве образца используют полотно из сульфитной беленой целлюлозы марки А- 1 со стео 2 пенью помола 24 ШР, массой 1 м 150 r и толщиной 0 5 мм при давлении сжатия 0,1 МПа, сформованное на листоотливном аппарате Рапид-Кеттен. Испытания проводят при сжатии образца до сухости 29Х и средней величине разрушающего давления 2,18 MIIa. Герметичная емкость 7 имеет объем 1 л.

Входной и выходной дроссели 4 и 8, а также отверстие нижнего зажима 5 имели диаметры соответственно 0 5;

0,42; 5,0 мм (соотношение площадей сечений 1:0,7 и 1: 100). Давление перед входным дросселем постоянно и равно 5,0 MIIa. На каждом варианте производят испытания 25 образцов.

Контроль точности испытаний осущест13797 32

1О

Соотношение площадей сечений входного дроссеВремя испытаний, с ител ьСоотношение площадей сечениИ ечение росселе

Опыт огрешу Ж входного и выходного дросселей

1:0,70 ля и отверс нижнего эаж

Постоянно 5,7

1: 100

1:0,20

1: 0,40

1: 150

4,9

1: 300

4,5

Переменно 13, 4

1: 150-1: 500

69 вляют по величине относительной логрешности.

Сравнительный опыт 4 осуществляют с помощью известного прибора который содержит верхний и нижний зажимы, подводящий трубопровод и дроссель с ручным регулированием площади его сечения 0,04 — 0,15 мм . Результаты испытаний представлены в таблице.

При ручном способе дросселирования (опыт 4 на известном приборе) проведение испытаний и их результат зависят от индивидуальных особенностей оператора, что приводит к большой погрешности и неадекватности условий испытаний. В опытах 1 — 3 скорость нарастания давления равномерная, и зависимость давления от времени 20 близка к линейной. Это приводит к равномерному распределению порового давления в испытуемом образце и в результате к повышению точности измерения. Относительная погрешность определения фильтрационной устойчивости снижается в 2,0 — 3,0 раза.

Соотношения площадей сечений дроссе,лей выбраны таким образом, чтобы обеспечить заданную скорость возрастания давления вплоть до разрушающего значения в течение от 20 с (при соотношении 1:0,2) до 100 с (при соотношении 1:0,7) при объеме герметичной емкости 1 л. Для выполнения условий адекватности проведения ис35 пытаний образцов иэ разных материалов время подъема давления должно н аходиться в указанном интервале.

Положительный эффект использования прибора заключается в повышении точности определения фильтрационной устойчивости образца, оцениваемой по величине давления воды в отверстии 5 в момент его разрушения. Нали45 чие емкости 7 и дросселей 4 и 8 позволяет при их совместной работе замедлить время подъема давления в отверстии 5 и возрастание скоростей фильтрации в образце до значений, исключающих локальные нарушения структуры, обеспечить одинаковый график подъема давления при испытании серии образцов с одинаковым коэффициентом фильтрации и толщиной и исключить резкие изменения давления.

Совместное сочетание дросселей 4 и

8 в емкости 7 регулируемого объема обеспечивает линеаризацию графика подъема на всех участках графика.

Укаэанные преимущества предлагаемого прибора обеспечивают повышение точ-, ности определения фильтрационной устойчивости различной по своим свойствам бумажной массы.

Формула изобретения

Прибор для определения фильтрационной устойчивости бумажной массы, содержащий верхний и выполненный с центральным отверстием нижний зажимы, подводящий трубопровод с дросселем, соединенный с отверстием нижнего зажима, и измеритель давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он имеет дополнительный дроссель, установленный на подводящем трубопроводе, и перемещаемую по высоте герметично закрытую емкость, соединенную с подводящим трубопроводом на участке между дросселями, причем соотношения площади сечения основного дросселя и площадей сечения дополнительного дросселя и центрального отверстия нижнего зажима находятся в пределах соответственно 1:0,2 — 1:0,7 и 1: 1001: 300 °